- Koagulierung
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Durch Flockung oder Flockulation (lat. flocculus, „kleines Büschel Wolle“) sollen feinste suspendierte oder kolloidale Fremdbestandteile des Wassers koaguliert werden, um sie so aus dem Wasser durch Sedimentation oder Filtration besser abscheiden und entfernen zu können. Es ist ebenfalls möglich gelöste Substanzen mittels Flockung aus dem Wasser zu entfernen, wie zum Beispiel Phosphat oder auch Anteile des gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC-dissolved organic carbon). Dies erfolgt mit Hilfe geeigneter Chemikalien, die entweder als Flockungsmittel oder Flockungshilfsmittel bezeichnet werden. Bei den Chemikalien unterscheidet man zwischen organischen Polyelektrolyten und anorganischen Primär-Flockungsmitteln, meistens Hydroxidbildnern wie Calciumhydroxid, Aluminiumhydroxid oder Eisenhydroxid.
Handelt es sich bei trüben Wässern um kolloidale Partikel (<1mµ), beispielsweise bei Oberflächenwässer um Plankton, Huminstoffe, Tone oder Hydroxide, dann ist der Dichteunterschied so gering, dass sie nicht durch Sedimentation absinken. Die Teilchen sind an ihrer Oberfläche meist negativ geladen und stoßen sich durch elektrostatische Effekte ab. Ein Maß für diese Kräfte (diffuse Doppelschicht) ist das Zeta-Potential. Durch Koagulation (lat. coagulare, „gerinnen“, „stocken“) werden diese Kräfte neutralisiert, so dass sie zu größeren Makroflocken agglomerieren können und durch weitere Zusammenlagerung Flocken bilden.
Die für die Koagulation notwendige Entstabilisierung der Mikroteilchen kann durch Kationen bewirkt werden, vor allem durch dreiwertige Ladungsträger wie Al- oder Fe-Hydroxidbildner (Aluminiumchloride, Aluminiumsulfat, Natriumaluminat, Eisenchlorid, Eisensulfat) oder durch Kalkmilch (Calciumhydroxid). Dabei ist die Einstellung des optimalen pH-Wertes von entscheidender Bedeutung. Die Koagulation kann aber oft auch mit kationischen Polyelektrolyten, bevorzugt mit Polyaminen, erreicht werden. Für die Agglomeration zu Makroflocken werden hochmolekulare Polyelektrolyte (im allgemeinen Sprachgebrauch "polymere Flockungshilfsmittel") verwendet, meist Copolymere auf der Basis von Acrylamid, die anionisch oder kationisch sein können.
Koagulation und Agglomeration laufen in der Regel parallel ab. Bei der praktischen Anwendung der Flockung können Mischbedingungen (Rührbedingungen) und Reifezeit eine wichtige Rolle für die Effizienz der Abscheidung spielen, besonders bei Systemen mit geringem Feststoffgehalt (z.B. Oberflächenwasser). Die Flockung wird auch bei der Schlammentwässerung oder in Klär- und Entwässerungsprozessen der Industrie (Papierherstellung, Bergbau, Chemieprozesse) angewendet. Sie kann aber auch zur Entfernung von Phosphat aus Oberflächengewässern wie in der OWA (Oberflächenwasseraufbereitung) in Berlin Tegel verwendet werden, um die Eutrophierung natürlicher Gewässer zu vermeiden.
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