Fosfaten zijn een groep chemische verbindingen die voorkomen als zouten of esters van fosforzuur (H₃PO₄). Ze spelen een centrale rol in industriële waterzuivering en afvalwaterbehandeling, omdat ze zowel kunnen fungeren als essentiële voedingsstoffen voor biologische processen als oorzaken van milieuproblemen zoals eutrofiëring. De controle, verwijdering en dosering van deze stoffen is een cruciaal aspect in het procesbeheer van veel water- en afvalwaterzuiveringsinstallaties.

Chemische principes van fosfaten

Fosfaten bestaan in verschillende chemische vormen, die verschillen in hun graad van protonatie en hun oplosbaarheid:

1. Primaire fosfaten (diwaterstoffosfaten)

   • Overheersend in zure pH-gebieden.

2. Secundaire fosfaten (waterstoffosfaten)

   • Stabiel in neutrale tot licht alkalische pH-bereiken.

3. Tertiaire fosfaten (orthofosfaten):

   • Dominant in sterk alkalisch milieu.

4. Polyfosfaten:

   • Keten- of ringvormige verbindingen bestaande uit meerdere fosfaatgroepen (bijvoorbeeld natriumtripolyfosfaat, Na₅P₃O₁₀).

5. Organische fosfaten:

   • Esters van fosforzuur gebonden aan organische moleculen.

Fosfaten zijn goed oplosbaar in water, vooral als orthofosfaten, terwijl ze kunnen neerslaan in de vorm van slecht oplosbare zouten (bv. calciumfosfaat).

Bronnen van fosfaten in water en afvalwater

1. Industriële processen:

   • In de voedings- en drankenindustrie worden fosfaten gebruikt als stabilisator, zuurteregelaar of emulgator.
   • In de textiel- en papierindustrie worden ze gebruikt als additieven om water te verzachten en vuil te verwijderen.
   • In de metaalverwerking worden ze aangetroffen in anticorrosiemiddelen en ontvettingsoplossingen.

2. Huishoudelijk en industrieel afvalwater:

   • Fosfaten zijn afkomstig van schoonmaakmiddelen, vooral was- en afwasmiddelen.
   • Huishoudelijk afvalwater bevat organisch gebonden fosfaten uit voedsel en biologisch afval.

3. Agrarische inzendingen:

   • Fosfaathoudende meststoffen en vloeibare mest zijn een belangrijke bron van fosfaatlozingen in oppervlaktewateren via afspoeling.

4. Rioolwaterzuiveringsinstallaties:

   • Lozingen van gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties brengen fosfaten in het milieu als ze niet efficiënt worden verwijderd.

Het belang van fosfaten in water- en afvalwaterbehandeling

1. Voedingsstof voor micro-organismen:

   • Fosfaten zijn essentiële voedingsstoffen voor de groei van micro-organismen in biologische zuiveringsstappen.
   • Een optimale concentratie (bijv. C:N:P-verhouding van 100:5:1) is vereist voor een stabiele biologische afvalwaterbehandeling.

2. Eutrofiëring:

   • Een teveel aan fosfaten in waterlichamen leidt tot overmatige algengroei en zuurstoftekort (eutrofiëring), waardoor de waterkwaliteit ernstig wordt aangetast.

3. Corrosiebescherming:

   • Fosfaten worden gebruikt als inhibitoren in koelwatercircuits om de vorming van corrosieproducten te voorkomen.

Proces voor fosfaatverwijdering

Fosfaten worden verwijderd uit water en afvalwater met behulp van fysische, chemische en biologische processen:

1. chemische neerslag

• • Mechanisme: Toevoeging van precipitanten (bv. ijzer-, aluminium- of calciumzouten) leidt tot de vorming van slecht oplosbare fosfaatverbindingen, die als slib worden afgescheiden.
  • Anwendung: In kommunalen Kläranlagen zur Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte (z. B. < 1 mg/L Gesamtphosphor).