Moderne industrielle und kommunale Abwässer enthalten oft komplexe Chemikalien, Arzneimittelrückstände, Pestizide, Körperpflegemittel, Industriechemikalien und organische Schadstoffe. Diese Schadstoffe schädigen nicht nur die Ökosysteme, sondern stellen auch ein langfristiges Risiko für die öffentliche Gesundheit dar. Chemische Schadstoffe in Abwässern sind oft farb- und geruchlos und liegen in geringen Konzentrationen vor, so dass sie mit herkömmlichen physikalischen oder biologischen Methoden nur schwer zu entfernen sind.
Die Sicherheit des Wassers zu gewährleisten, die Effizienz der Wasserwiederverwendung zu verbessern und die strengen Abflussnormen einzuhalten, Chemie Abwasserbehandlung ist zu einer entscheidenden Komponente der modernen Abwassertechnik geworden. Eine effiziente chemische Behandlung in Verbindung mit fortschrittlichen Anlagen und einem optimierten Betrieb ist der Schlüssel zu einem nachhaltigen Abwassermanagement.
Die Abwässer stammen aus verschiedenen Quellen, unter anderem:
- Industrielle Produktion (Chemie, Pharmazie, Lebensmittelverarbeitung, Zellstoff und Papier usw.)
- Gewerbliche Einrichtungen und Landwirtschaft
- Gesundheits- und Laboreinrichtungen
- Kommunale häusliche Abwässer
Zu den wichtigsten Schadstoffen gehören:
- Schwebende Feststoffe und kolloidale Partikel
- Organische Stoffe (BSB/COD-Quellen)
- Anorganische Salze und Schwermetalle
- Rückstände von Arzneimitteln und Körperpflegeprodukten
- Pestizide und endokrin wirksame Chemikalien (EDCs)
- Reste von Antibiotika
Diese Schadstoffe können die Ursache sein:
- Eutrophierung (Stickstoff- und Phosphorüberschuss)
- Schädigung der aquatischen Ökosysteme
- Gesundheitsrisiken (E. coli, Viren und giftige Chemikalien)
- Bedenken hinsichtlich antimikrobieller Resistenz (AMR)
Eine wirksame Abwasserreinigung muss mit einer Kombination aus chemischen, biologischen und Membrantechnologien auf verschiedene Schadstoffe abzielen, um die Wasserqualität und den Schutz der Ökosysteme zu gewährleisten.
Die chemische Behandlung in der modernen Abwassertechnik konzentriert sich in erster Linie auf die Entfernung gelöster Schadstoffe, die Einstellung des pH-Werts, die Ausfällung von Schwebstoffen und die Oxidation von organischen und anorganischen Chemikalien. Zu den gängigen Ansätzen gehören:
1. pH-Anpassung
- Erleichtert Ausfällungsreaktionen (z. B. Schwermetallsalze)
- Verbessert die Wirksamkeit von Koagulantien
- Optimiert Desinfektionsreaktionen (z. B. HOCl-Verhältnis bei der Chlorung)
Gängige Chemikalien: Natriumhydroxid, Kalk, Phosphorsäure, Salzsäure, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat. Die richtige Auswahl und Dosierung optimieren die nachfolgende Behandlungsleistung und minimieren den Chemikalienverbrauch.
2. Gerinnung und Flockung
Die meisten suspendierten Feststoffe sind geladene Mikropartikel. Koagulationsmittel neutralisieren die Ladungen und bilden Mikroflocken, während Flockungsmittel die Mikroflocken zu absetzbaren Aggregaten verbinden.
- Gerinnungsmittel: Polyaluminiumchlorid (PAC), Eisensalze (Eisenchlorid, Eisensulfat), Polymere auf Gerbstoffbasis
- Flockungshilfsmittel: anionische/kationische Polyacrylamide mit unterschiedlichen Molekulargewichten und Ladungsdichten
Durch Koagulation/Flockung werden 80-90% der suspendierten Feststoffe entfernt, wodurch BSB/COD und Phosphor reduziert werden. Richtiges Mischen verhindert das Aufbrechen der Flocken.
3. Adsorption und Oxidation
- Granulierte Aktivkohle (GAC) adsorbiert organische Stoffe, Pharmazeutika, Pestizide und endokrin wirksame Substanzen
- Fortschrittliche Oxidationsverfahren (AOPs) bauen widerspenstige organische Stoffe und kosmetische Rückstände ab
- Oxidationsmittel (Wasserstoffperoxid, Chlorite) desinfizieren Wasser und oxidieren organische Stoffe
4. Biologische Membranbehandlung
Membranbioreaktoren (MBR) kombinieren biologischen Abbau mit Mikro- bzw. Ultrafiltration, wodurch Krankheitserreger und Mikroverunreinigungen effizient entfernt werden und gleichzeitig die Schlammproduktion reduziert wird. MBR eignet sich für die industrielle und gewerbliche Abwasserbehandlung, die eine genaue Kontrolle der Verunreinigungen erfordert.
5. Fortgeschrittene Filtration und tertiäre Behandlung
- Ultraviolette Desinfektion (UV)
- Ionenaustausch
- Präzisionsfiltration
- Umkehrosmose (RO)
- Systeme mit flüssigkeitsfreiem Abfluss (ZLD)
Durch die tertiäre Behandlung wird sichergestellt, dass das Wasser den Normen für die Wiederverwendung oder die Ableitung entspricht und gleichzeitig die ökologischen und gesundheitlichen Risiken verringert werden.
Gemeinsame Chemikalien für die Abwasserbehandlung in chemischen Prozessen verwendet werden:
- pH-Regulatoren: Kalk, Natriumhydroxid, Salzsäure, Natriumcarbonat
- Gerinnungsstoffe: PAC, Eisensalze, Polymere auf Tanninbasis
- Flockungshilfsmittel: anionische/kationische Polyacrylamide
- Oxidationsmittel/Desinfektionsmittel: Natriumhypochlorit, Natriumchlorit, Wasserstoffperoxid
- Adsorbentien: körnige Aktivkohle
- Korrosionsinhibitoren und Geruchsbekämpfungsmittel: Phosphate, natürliche Pflanzenölformulierungen
Die richtige Auswahl und der richtige Betrieb der Anlagen sind entscheidend für eine effektive chemische Abwasserbehandlung:
- Hochwertige Belüftungsvorrichtungen (PTFE-Membranen, feinblasige Scheiben-/Plattenbelüfter) verbessern die Effizienz der Sauerstoffübertragung
- Optimierte Koagulations-/Flockungszonen verhindern Flockenbruch
- MBR- und Membransysteme reduzieren die Schlammproduktion und entfernen Mikroverunreinigungen
- Fortschrittliche Oxidation und Aktivkohle verbessern die Entfernung feuerfester organischer Stoffe
Zu den bewährten Verfahrensweisen gehören:
- Regelmäßige Reinigung von Membranen und Filtersystemen
- Überwachung von pH-Wert, gelöstem Sauerstoff, Schlammspiegel und Chemikaliendosierung
- Anpassung der Chemikaliendosierung zum Ausgleich von Schwankungen der Wasserqualität
- Rechtzeitiger Ersatz von veralteten oder beschädigten Geräten
Ebenso wichtig ist es, die chemische Kontamination an der Quelle zu verhindern:
- Industrielle Vorbehandlung und Abtrennung von Abwasserströmen
- Öl- und Schwermetallabscheidung vor der Einleitung des Abwassers in die Anlage
- Optimierte Herstellungsprozesse zur Minimierung gefährlicher Chemikalien im Abwasser
- Chemische und biologische Behandlung in der Anlage zur Gewährleistung einer vollständigen Schadstoffentfernung
Die technische Bedeutung der chemischen Abwasserbehandlung umfasst:
- Schutz aquatischer Ökosysteme durch Entfernung von Stickstoff, Phosphor, Pharmazeutika und Industriechemikalien
- Schutz der öffentlichen Gesundheit durch Beseitigung von Krankheitserregern und giftigen Chemikalien
- Unterstützung der Wasserwiederverwendung durch fortgeschrittene Aufbereitungsverfahren
- Verringerung des Schlamm- und Energieverbrauchs durch Integration der chemischen Behandlung mit der Membrantechnologie
- Bewältigung moderner industrieller Herausforderungen durch niedrig konzentrierte, hochtoxische Chemikalien
Die moderne Abwasserreinigung ist eine Synergie aus Chemische Behandlung von Abwässern, biologische Prozesse und moderne Membranen. Durch die Auswahl geeigneter Chemikalien für Kläranlagen, die Optimierung der Anlagen- und Prozessplanung und die Einführung wissenschaftlicher Betriebs- und Wartungspraktiken können Ingenieure die Abwasserreinigung wirksam kontrollieren. Schadstoffe in Abwässern, und die Sicherheit der Umwelt und der öffentlichen Gesundheit zu gewährleisten. Dieses Whitepaper bietet einen vollständigen Rahmen von der Auswahl der Chemikalien bis hin zur Anwendung der Anlagen, der Prozessoptimierung und dem Betriebsmanagement, der für industrielle, pharmazeutische, Körperpflege- und kommunale Abwasserbehandlungsprojekte gilt.
