Coagulatie is een fundamentele stap in water- en afvalwaterzuivering die bijdraagt tot de verwijdering van gesuspendeerde vaste stoffen, colloïdale deeltjes en fijn verspreid organisch materiaal. Het doel van coagulatie is om de fijne deeltjes in het water of afvalwater samen te voegen tot grotere vlokken die gemakkelijker te scheiden zijn. Coagulatie is een centraal onderdeel van fysisch-chemische waterbehandeling en wordt in veel industrieën gebruikt, zoals de papier- en pulpindustrie, metaalverwerking, de voedsel- en drankenindustrie en in gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallaties.
Inhoudsopgave
Technische achtergrond van stolling
Coagulatie is een fysisch-chemisch proces dat ladingsneutralisatie en het samenbrengen van zeer fijne deeltjes in water mogelijk maakt. In de regel zijn deze deeltjes colloïdale stoffen die door hun oppervlaktelading een stabiele suspensie vormen in het water. Coagulatie wordt geïnitieerd door de toevoeging van stollingsmiddelendie de oppervlaktelading van de deeltjes neutraliseren en zo de vorming van grotere aggregaten mogelijk maken.
Het mechanisme van stolling
Neutralisatie van ladingen:
- Colloïdale deeltjes hebben meestal een negatieve oppervlaktelading, waardoor ze in suspensie blijven. Wanneer positief geladen coagulanten zoals aluminium- of ijzerionen worden toegevoegd, wordt deze lading geneutraliseerd.
- Typische coagulanten zijn aluminiumsulfaat (Al₂(SO₄)₃), ijzerchloride (FeCl₃) en polyaluminiumchloride (PAC). Deze verbindingen lossen op in water en laten positief geladen ionen vrij, die zich binden aan de negatief geladen deeltjes en hun oppervlaktelading egaliseren.
Destabilisatie en overbrugging:
- Na ladingsneutralisatie kunnen de deeltjes dichter bij elkaar komen en van der Waals krachten en overbruggende bindingen maken een binding tussen de afzonderlijke deeltjes mogelijk. Zo worden primaire vlokken gevormd.
- Door toevoeging van vlokmiddelen of polymeren zoals polyacrylamiden kan dit proces worden geïntensiveerd en gestabiliseerd. De overbrugging leidt tot de aggregatie van de primaire vlokken en bevordert de vorming van grotere en stabielere vlokken die gemakkelijker gescheiden kunnen worden.
pH-afhankelijkheid:
- De effectiviteit van coagulatie is sterk pH-afhankelijk. Aluminiumsulfaat wordt bijvoorbeeld het best gebruikt in het licht zure tot neutrale pH-bereik, omdat dit de beste omstandigheden biedt voor de vorming van aluminiumhydroxidevlokken. Coagulanten die ijzer bevatten zijn daarentegen effectief in een iets breder pH-bereik.
- Het optimaliseren van de pH-waarde is cruciaal voor een maximale vlokvorming en dus een efficiënte afscheiding van vaste stoffen.
Foto: CP-installatie (neerslag- en flocculatie-installatie) ALMA Chem MCW voor coagulatie en verwijdering van verontreinigende stoffen
Soorten stollingsmiddelen en hun specifieke toepassingen
Metaalhoudende coagulanten
- Aluminiumsulfaat (Al₂(SO₄)₃)Wordt vaak gebruikt bij de behandeling van drinkwater en industrieel afvalwater. Het is vooral effectief in het verwijderen van troebelheid en organische stoffen en is optimaal bij een pH-bereik van ongeveer 5 tot 7.
- IJzerchloride (FeCl₃) en ijzersulfaat (FeSO₄): Beide ijzerverbindingen zijn zeer effectief in het verwijderen van fosfaten en zware metalen. IJzerchloride wordt vaak gebruikt in industriële toepassingen zoals galvaniseren en de papierindustrie om metaalionen en zwevende deeltjes te verwijderen.
- Polyaluminiumchloride (PAC)Een zeer effectief neerslagmiddel dat zorgt voor een sterkere vlokvorming dan aluminiumsulfaat. PAC wordt vooral gebruikt in lagere doseringen, wat de bedrijfskosten verlaagt. Het wordt veel gebruikt in gemeentelijke en industriële toepassingen.
Organische stollingsmiddelen
- Polyaminen en polyquats (polyquaternaire ammoniumverbindingen): Deze organische verbindingen worden vaak gebruikt als stollingsmiddel in combinatie met andere metaalneerslagmiddelen en zijn vooral nuttig in de textielindustrie en bij de behandeling van afvalwater met een hoog organisch gehalte.
- Kationische polymerenDeze worden gebruikt om de stabiliteit en de grootte van de vlokken verder te verbeteren en zijn vooral effectief bij ontwatering en slibbehandeling in de behandeling van stedelijk afvalwater.
Toepassingen van stolling in de praktijk
Behandeling van drinkwater:
- Coagulatie wordt hier gebruikt om troebelheid, gesuspendeerde vaste stoffen en organische onzuiverheden te verwijderen. De vorming van vlokken maakt het water helderder en de deeltjes kunnen gemakkelijk worden afgescheiden door flotatie of bezinking in CP-systemen.
- Naleving van hoge waterkwaliteitsnormen is vooral belangrijk om schadelijke stoffen uit het drinkwater te verwijderen.
Behandeling van industrieel afvalwater:
- Bij de behandeling van industrieel afvalwater wordt coagulatie gebruikt voor het verwijderen van zware metalen, fosfaatverwijdering en het verwijderen van kleurstoffen. Coagulatie is vaak de eerste stap in het verwijderen van deeltjes en verontreinigende stoffen voordat biologische of verdere fysisch-chemische behandeling plaatsvindt.
- In de textiel- en leerindustrie wordt coagulatie gebruikt om kleurstoffen en oppervlakteactieve stoffen te verwijderen die anders het afvalwater zouden kleuren en het moeilijk te behandelen zouden maken.
Papier- en pulpindustrie:
- Coagulatie speelt een doorslaggevende rol in slibverwijdering en in de verlaging van COD-waarden (chemisch zuurstofverbruik). Coagulatie draagt bij tot de afscheiding van vezels en de verwijdering van proceschemicaliën die tijdens de productie in het afvalwater terechtkomen.
Voedingsmiddelen- en drankenindustrie:
- Coagulatie wordt hier gebruikt om organische stoffen en fosfaten te verwijderen die via de productieprocessen in het afvalwater terechtkomen. De efficiënte verwijdering van vaste stoffen vermindert de afvalwaterbelasting en zorgt ervoor dat de strenge afvalwaterlimieten worden nageleefd.
Foto: ALMA NeoDAF flotatiesysteem voor coagulatie en verwijdering van vervuilende stoffen
Voordelen en uitdagingen van coagulatie
Voordelen:
- Effectieve verwijdering van vaste deeltjes: Coagulatie is uiterst effectief in het verwijderen van fijne deeltjes en colloïdale stoffen die niet afgescheiden kunnen worden door eenvoudige bezinking.
- Verbeterde waterkwaliteit: De vlokvorming verbetert de filtreerbaarheid en helderheid van het water aanzienlijk, wat vooral belangrijk is bij de behandeling van drinkwater.
- Flexibele toepassing: Het brede scala aan beschikbare coagulatiemiddelen betekent dat coagulatie kan worden aangepast aan verschillende afvalwaters en vereisten, of het nu gaat om gemeentelijke of industriële toepassingen.
Uitdagingen:
- Optimalisatie van de pH-waarde: Coagulatie is sterk pH-afhankelijk. Een niet-optimale pH-waarde kan de effectiviteit van vlokvorming nadelig beïnvloeden en vereist extra pH-aanpassing.
- Slibvorming: Coagulatie genereert een aanzienlijke hoeveelheid slib dat moet worden ontwaterd en afgevoerd in kamerfilterpersen, wat kan leiden tot extra bedrijfskosten.
- Corrosiviteit: Sommige coagulanten, zoals ijzerchloride, zijn zeer corrosief en vereisen een speciaal ontworpen doseersysteem en geschikte opslagomstandigheden.
Coagulatieoplossingen van ALMAWATECH: ALMA AQUA Afvalwater
ALMAWATECH biedt een uitgebreid assortiment op maat gemaakte coagulanten en flocculanten in de productlijn ALMA AQUA Afvalwater. Ons portfolio omvat aluminiumsulfaat, ijzerchloride, polyaluminiumchloride en andere coagulanten die zijn aangepast aan specifieke vereisten en pH-bereiken. Met onze ondersteuning kan afvalwater nauwkeurig worden geanalyseerd en kunnen de juiste coagulanten worden geselecteerd voor maximale afscheidingsprestaties. Ons ervaren team biedt uitgebreid advies en testanalyses om de juiste oplossing voor uw processen te vinden.
Foto: Toepassingsspecifieke bedrijfsmiddelen ALMA AQUA afvalwater: neerslagmiddelen, vlokmiddelen, neutralisatiemiddelen en andere producten
Conclusie
Coagulatie is een belangrijke stap in water- en afvalwaterbehandeling die de effectieve verwijdering van gesuspendeerde vaste stoffen en opgeloste stoffen mogelijk maakt. Dankzij de verscheidenheid aan coagulanten en de flexibiliteit van het proces, kan coagulatie worden gebruikt in een breed scala van toepassingen - van drinkwaterbehandeling tot industriële afvalwaterbehandeling. Het gerichte gebruik van ALMAWATECH's productassortiment van coagulanten en flocculanten maakt het volgende mogelijk
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
