Fällung und Flockung. Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen. Übung zur Vorlesung Verfahrenstechnik der Abwasserreinigung

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1 Platzhalter für Bild, Bild auf Titelfolie hinter das Logo einsetzen Fällung und Flockung Übung zur Vorlesung Verfahrenstechnik der Abwasserreinigung Betül Morcali

2 Agenda Auffrischung Definition Fällung und Flockung Metallfällung Entfernung von Metallen Einflussfaktoren auf die Metallfällung Verwendete Fällmittel Fällung von Phosphaten Entfernung von Phosphaten Verwendete Fällmittel Berechnungsbeispiel Fällmittelbedarf Verfahrensvarianten zur Phosphatfällung Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 2

3 Fällung Überführung von gelösten Ionen in feste Phase: Phasenübergang flüssig fest chemischer Prozess Gelöste, zu fällende Stoffe reagieren mit einem Fällmittel zu schwer löslichen Verbindungen und fallen als Partikel aus Partikel schweben (in Abhängigkeit von Dichte und Auftrieb) im Wasser Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 3

4 Flockung Zusammenballung kleiner Feststoffteilchen (z.b. aus Fällung) zu gut absetzbaren größeren Flocken Auch Koagulation genannt Kein Phasenübergang! physikalischer Prozess vom Schweben zum Absetzen (somit einfache Abtrennung möglich) Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 4

5 Worin liegt der Unterschied zwischen Fällung und Flockung? Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 5

6 Möglichkeiten der Ausfällung Temperaturänderung (z.b. Einfrieren) Verdampfen des Lösungsmittels (meist Wasser) Veränderung des ph-wertes Herbeiführen von schwer- oder unlöslichen Bindungen durch Zugabe von Fällmitteln Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 6

7 Fällung und Flockung Wozu wird Fällung in der AW-Reinigung angewendet? Entfernung von: Metallen Phosphat biologisch schwer abbaubaren Kohlenstoff-Verbindungen (CSB-Fällung) Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 7

8 Metallfällung Welche Fällmittel gibt es? Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 15

9 Metallfällung Fällmittel: Natronlauge (NaOH) Kalklauge (Ca(OH) 2 ) Soda (Na 2 CO 3 ) Kostenabnahme Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 16

10 Metallfällung Soda NaOH Kalk Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 17

11 Fällung und Flockung Wie sieht eine Anlage zur Fällung und Flockung aus? Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 18

12 Fällung von Phosphat Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 20

13 Fällung von Phosphaten Welche Fällmittel werden zur P-Fällung eingesetzt? Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 24

14 P-Fällung mit dreiwertigem Eisen Fällung mit Eisen(III)chlorid: FeCl 3 6 H 2 O + PO FePO Cl H 2 O Daneben wird auch Eisenhydroxid gebildet: FeCl 3 6 H 2 O + 3 H 2 O Fe(OH) 3 + 3H + + 3Cl H 2 O Bei Fällung verbinden sich nicht nur die gewünschten Ionen, sondern auch andere mit hoher Bindungsaffinität, z.b. Metall und OH - Hydroxide Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 25

15 Fällung von Phosphaten 1 Mol gebildetes Fe(OH) 3 bzw. Al(OH) 3 setzt 3 Mol H + (Säure) frei Dies reagiert mit dem Karbonatpuffer (HCO 3 - ) des Wassers und verbraucht diesen 3 H HCO 3-3 CO 2 + H 2 O Wenn im Wasser nicht genügend HCO 3 - vorhanden ist (bzw. alles durch die obige Reaktion verbraucht wird), sinkt der ph-wert. Kalk-Kohlensäuregleichgewicht Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 26

16 Fällung von Phosphaten Fällmittel: 3-wertiges Eisen (meist Eisen-III-Chlorid) Aluminiumsulfat Calcium (eher selten, hoher Bedarf; Ablagerungsprobleme) Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 27

17 Aufgabe 2 Fällmittelbedarf Eine Kläranlage behandelt eine Abwassermenge von 5000 m³/d. Die Zulaufkonzentration von P liegt bei 10,2 mg/l. Laut der Abwasserverordnung ist im Ablauf eine P-Konzentration von 1,0 mg/l einzuhalten. Ermitteln Sie stöchiometrisch den erforderlichen täglichen Fällmittelbedarf von FeCl 2. Berücksichtigen Sie dabei einen Sicherheitsfaktor von 1,5. FeCl 2 6 H 2 O + PO FePO Cl H 2 O Gegeben: M (FeCl 2 ) = 127 g/mol M (P) = 31 g/mol Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 36

18 Aufgabe 3 Fällschlammanfall Bei der P-Fällung ist mit einer Schlammproduktion von 2,5 kg Fällschlamm (Trockensubstanz) pro kg zudosiertem Fe zu rechnen. Ermitteln Sie den täglichen Fällschlammanfall. Gegeben: M (Fe) = 56 g/mol M (FeCl 2 ) = 127 g/mol Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 37

19 Fällung von Phosphaten Welche Verfahrensvarianten gibt es bei der P-Fällung? Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 38

20 Übliche Fällmittel Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 47

21 Übliche Fällmittel Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 48

22 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit und aktive Mitarbeit Betül Morcali Fällung und Flockung Folie 50