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Fällung und Flockung

Dieses Verfahren soll feinste suspendierte und kollodial gelößte, störende Wasserinhaltsstoffe (Plankton, Eisenschlamm) aus dem Wasser entfernen. Die Grenze zwischen suspendierten und kollodial gelößten Teilchen liegt bei 0,45 Micrometer. Wenn die Dichte der feinen Teilchen dem des Wassers entsprechen, dann halten sich diese in Schwebe und können nicht sedimentieren (absinken). Ein weitere Störung der Sedimentation ist die gegenseitige Abstoßung der einzelenen Teilchen untereinander. Diese sind meist negativ geladen und stoßen sich dabei gegenseitig ab, und bilden einen Raum im Wasser aus, und verhindern eine gegenseitige Zusammenballung, die dann zur Sedimentation führen soll. Bei der Flockung werden diese kleinen Teilchen zu größeren Flocken (Macroflocken) zusammengeballt, so das diese dann eine größere Dichte erhalten um dann zu sedimentieren.

Eine wichtige Aufgabe besteht also darin, mittels Flockungsmittel, die feinen Teile zu Entstabilisieren, damit sie sich nicht mehr gegenseitig abstoßen. Solche Flockungsmittel können Aluminium- oder Eisen-(3)-salze sein. Nach der Entstabilisierung können sich die feinen Teilchen zusammenballen, dieser Teil wird auch Koagulation gennant.

Gleichzeitig werden aber auch Flocken gebildet, in denen die bereits koagulierten Flocken eingebunden werden, und dadurch abscheidefähig gemacht werden. Diesen Teil nennt man Flocculation. Eine Flockung besteht demnach aus Koagulation und Flocculation.

Der Ablauf einer Flockung soll hier vereinfacht dargestellt werden.

Eine gegenseitige Abstoßung kommt zustande durch das Wechselspiel zwischen zwischenmolekularen Kräften, durch welche sich die Teilchen anziehen, und elektrostatischen Kräften, durch welche sich die Teilchen wegen gleicher Oberflächenspannung abstoßen. Die kollodial gelößten Teilchen haben damit meist eine negative Oberflächenspannung.

Feinste Stoffe haben an der Grenzschicht zum Wasser hin eine Grenzflächenenergie, da die kleinsten Teilchen an der Oberfläche nicht, wie im Inneren, von allen Seiten durch Nachbarteilchen umgeben sind. Die anziehenden zwischenmolekularen Kräfte sind in der Entfernung meist sehr gering, und können die abstoßenden Kräfte nicht überwiegen. Die anziehenden Kräfte sind reine Nahkräfte und haben dann aber eine beachtliche Größe.

An dem Diagramm kann man erkennen, dass wenn sich ein Teilchen von rechts nähert, steigt die Abstoßungskraft an, die Anziehungskraft reicht bis dahin noch nicht. Kommt das Teilchen dann immer näher, so überwiegen dann die Anziehungskräfte (siehe Resultierende), und die Teilchen können sich zusammenballen. Die Energie die die Teilchen für die Annäherung aufbringen müssen, wird durch "Rührenergie" eingebracht. Eine Koagulation kann also nur erfolgen, wenn die Teilchen sich über die Nullstellung der Resultierenden hinaus annähern können. Die Flockungshilfsmittel sollen dabei die Abstoßenden Kräfte heruntersetzen (Entstabilisieren). Sie dringen in die elektrische Doppelschicht des Teilchens ein, und lagern positive Gegenionen ein, dadurch wird das Abstoßungspotential der Doppelschicht verringert.

Eine weitere Beschleunigung der Sedimentation kann durch Zugabe von Flockungshilsmittel (FLOHIMI) ereicht werden. Die bei der Flockung enstandenen Schlämme sind wegen ihres hohenWassergehaltes (>99%) schlecht absetzbar. Die FLOHIMI`s dienen zur "Beschwerung" der Schlammflocken, indem sie sich mit ihnen verbinden.

Auch ein optimaler pH Wert ist für eine Flockung wichtig. Wenn Eisensalze verwendet werden, soll der pH Wert zwischen 5,5-7,5 liegen. Bei Aluminiumsalzen ist ein pH Wert zwischen 5,5-7,2 anzustreben. Auf keinen Fall darf der Wert über 7,2 liegen, da sonst wasserlößliches Aluminat entsteht.

In der Aufbereitungstechnik werden in einem Mischbecken, mit hoher Turbulenz (gute Durchmischung), dem Rohwasser die Flockungsmittel zudosiert. Nun wird das Wasser in das eigentliche Flockungsbecken eingeleitet. Hierbei ist darauf zu achten, dass die bereits gebildeten Flocken nicht durch mechanische Einwirkung zerstört werden, daher fallen Kreiselpumpen für die Förderung aus. Das gleiche gilt für die Durschmischung im Flockungsbecken, hier muß das Rührwerk so eingestellt werden das eine optimale Verteilung stattfindet, aber die Macroflocken dabei nicht durch den Rührer zerschlagen werden. Im danach geschalteten Absetzbecken können die Flocken dann sedimentieren, und mit Pumpen abtransportiert werden. Das Wasser hingegen wird den nachfolgenden Aufbereitungsschritten zugeführt.

(Mutschmann,Stimmelmayr /Taschenbuch der Wasserversorgung/ Frackh-Verlag)

(Damrath- Cord- Landwehr/ Wasserversorgung/ B.G. Teubner Verlag)