Gerinnung und Flockung. Flockung in der Wasseraufbereitung

Wir sind uns bewusst, dass Wasser für die Erhaltung des Lebens auf unserem Planeten und für die Entwicklung der Gesellschaft unerlässlich ist. Wie jedoch im Text „Arten der Wasserverschmutzung“ wird diese Wasserressource auf verschiedene Weise verseucht, wodurch Krankheiten wie Cholera und Typhus übertragen werden können.

Unabhängig von ihrer Herkunft, ob sie aus Flüssen, Seen und Staudämmen oder aus unterirdischen Grundwässern stammen, sind all diese Wasserquellen anfällig für Verschmutzung. Deshalb fließt das Wasser aus diesen Quellen, bevor es zu uns nach Hause geschickt wird, zuerst durch die Wasseraufbereitungsanlagen (ETA).

Es lohnt sich, den Unterschied zwischen den ETAs und der ETEs (Kläranlagen). Wie bereits erwähnt, wird in den ETAs das in der Natur vorkommende Süßwasser behandelt, das organische Rückstände, gelöste Salze, Schwermetalle, Schwebstoffe und Mikroorganismen enthält. Dieses aufbereitete Wasser wird zum Verbrauch an Haushalte, Industrien und andere Einrichtungen geleitet. In den ETEs wird das Abwasser aus Wohn- und Industrieabwässern behandelt, und dieses Wasser kann nach der Behandlung wiederverwendet werden wieder in Flüsse und Seen eingebracht werden, ohne große Umweltbelastungen zu verursachen, als ob es direkt ohne die Behandlung.

Einer der Schritte im Wasseraufbereitungsprozess bei den ETAs beinhaltet die Gerinnung und der Flockung. In diesen zu behandelnden Wässern befinden sich Verunreinigungen, deren Partikel kolloidal sind, das heißt, sie haben einen durchschnittlichen Durchmesser zwischen 1 und 1000 nm. Da sie klein sind, setzen sie sich nicht unter der Wirkung der Schwerkraft ab (sie setzen sich nicht auf dem Boden des Behälters ab).

Daher ist es notwendig, dem Wasser zuzusetzen chemische Gerinnungsmittel. Im Allgemeinen wird hier in Brasilien als Gerinnungsmittel das Aluminiumsulfat (Al₂(NUR₄)₃). Es gibt jedoch auch andere chemische Mittel, die mit derselben Funktion verwendet werden können, wie z Eisen(III)-Salze oder doch organische Polymere. Diese Koagulantien sind in Wasser unlöslich und erzeugen positive Ionen (Kationen), die negativ geladene Verunreinigungen im Wasser anziehen.

Chemisch können wir es so erklären: Aluminiumsulfat erzeugt im Wasser folgende Ionen:

Al₂(NUR₄)₃ → 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

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Ein kleinerer Teil der Al-Kationen³⁺ neutralisiert die negativen Ladungen der im Wasser vorhandenen Verunreinigungen, und die meisten von ihnen interagieren mit den Hydroxylionen (OH^-) aus Wasser unter Bildung von Aluminiumhydroxid:

Al₂(NUR₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ +6 H⁺ + 3 SO₄^2-

Dieses Aluminiumhydroxid ist ein positiv geladenes Kolloid, das negativ geladene kolloidale Verunreinigungen im Wasser neutralisiert. Beachten Sie, dass es einen Überschuss von H gibt⁺, die das Medium sauer macht und die Bildung von Aluminiumhydroxid verhindern kann. Daher wird dem Wasser mit dem Koagulans auch eine Verbindung zugesetzt, die den pH-Wert (Alkalinität) des Mediums erhöht, wie z. B. Calciumhydroxidbasen (Ca (OH)₂) und Natriumhydroxid (NaOH) oder ein basisches Salz wie Natriumcarbonat (Na₂CO₃), bekannt als Soda.

So, die verschmutzenden Partikel werden destabilisiert und agglutinieren, was ihre Ablagerung oder Agglomeration zu Flocken erleichtert. Wir können also sagen, dass Koagulation ein chemischer Prozess ist, der verwendet wird, um kolloidale Partikel zu destabilisieren.

Im nächsten und ergänzenden Teil, genannt Ausflockung, wird das Wasser ca. 30 Sekunden lang mit einem mechanischen Rührer kräftig geschüttelt, wie in der Abbildung unten gezeigt, um die Dispergierung des Koagulationsmittels zu erhöhen. Danach wird das System langsam gerührt, um den Kontakt zwischen den Partikeln zu ermöglichen.

Mechanischer Rührer für die Wasserflockung

Diese gebildeten Flocken werden dann einer weiteren Behandlungsstufe, der Sedimentation und Dekantierung, zugeführt, wo sie sich am Boden der Tanks absetzen und gesammelt werden. Der Text

Trennung von Gemischen durch Dekantieren zeigt, worum es bei diesem physikalischen Vorgang geht.

Das Koagulations-/Flockungsverfahren gilt als eine Art der tertiären Abwasserbehandlung, da es physikalisch-chemische Techniken zur Entfernung bestimmter Schadstoffe einsetzt. Leider ist dies eine Technologie, um Schadstoffe aus dem Wasser an einen anderen Ort zu transportieren, da sie in festen Abfall umgewandelt werden, die Verschmutzung jedoch nicht zerstört wird.

Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie

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FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Koagulation und Flockung"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/coagulacao-floculacao.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.