Zuverlässige Additive für Abwasser- & Wasseraufbereitungsanlagen

Hintergrund & typische Belastungen
Industrielle und kommunale Abwässer enthalten häufig Orthophosphat (PO₄-P), kondensierte Phosphate sowie Schwermetalle wie Zn, Cu, Ni, Pb, Cr. Ziel ist eine stabile Grenzwerteinhaltung trotz Zulaufschwankungen und Komplexbildnern (z. B. EDTA, Aminen).

Chemische Prinzipien 

• Phosphorfällung: Bildung schwerlöslicher Fe/Al-Phosphate mittels Eisen-/Aluminiumsalzen (FeCl₃, Fe₂(SO₄)₃, Al₂(SO₄)₃).

• Schwermetallfällung: Ausfällung als Hydroxide (pH-Anhebung) oder Sulfide (bei komplexierten Metallen und strengen Restwerten).

• Koagulation/Flockung: Ladungsneutralisation + Polymere (anionisch/kationisch) → makroskopisch abtrennbare Flocken für Sedimentation oder DAF/Flotation.

Optimale pH-Fenster (Praxiswerte)

• Fe/Al-Phosphat: pH 6,0–7,2 (gute P-Restwerte < 1 mg/L möglich).

• Cu: pH 8–9, Zn: pH 9–10, Ni: pH 9,5–10,5 (Hydroxidfällung).

• Cr(VI): erst Reduktion zu Cr(III) (z. B. mit FeSO₄/Natriumbisulfit), dann pH 7,5–8,5 fällen.

• Bei starken Komplexbildnern: Sulfidfällung (z. B. Dithiocarbamate/Thio-Systeme) + Polymere.

Additivlösungen (ALMA AQUA)

• Fe/Al-Koagulanten in verschiedenen Basizitäten für niedrige P-Restwerte.

• Komplexknacker für EDTA/Amin-Komplexe vor der Fällung.

• Sulfidische Spezialreagenzien für tiefe Metall-Restwerte.

• Hochleistungs-Polymere (Pulver/Emulsion) abgestimmt auf Rohwasser, Temperatur, Rührregime.

• pH-Regulatoren (NaOH, Kalkmilch, CO₂-Strip) für exakte Fensterhaltung.

Praxisnutzen

• Sichere Grenzwerteinhaltung auch bei Zulaufschwankungen.

• Geringere Chemikalienkosten durch pH-optimierte Fahrweise & Polymersynergien.

• Robuste Abscheidung in Flotationsanlagen bei öl-/tensidreichen Strömen.

Problemstellung
Fäll-/Flockungsschlämme und Überschussschlämme weisen hohe Wassergehalte auf. Entsorgungskosten korrelieren direkt mit dem Schlammvolumen und der erreichbaren Trockensubstanz (TS). Ziel: bestmögliche Entwässerbarkeit bei minimalem Chemikalieneinsatz.

Wirkmechanismen & Additive

• Kationische Polymere (Pulver/Emulsion): Brückenbildung & Ladungsneutralisation → größere, festere Flocken.

• Konditionierungsmittel (mineralisch/organisch): verändern Oberflächenladung und Hydratationshülle, senken CST (Capillary Suction Time) und SRF (Specific Resistance to Filtration).

• Synergien: Vor-Koagulation (z. B. FeCl₃) + niedrig dosiertes Polymer kann TS signifikant erhöhen.

• Hilfsstoffe: Kalk zur Strukturverbesserung (abhängig von Verwertungspfad).

Geräte & Scherregime (wichtig!)

• Kammerfilterpresse: hohe TS (oft 35–45 % bei chemisch-physikalischen Schlämmen).

• Zentrifuge: flexibel, TS 20–30 % (abhängig von Schlammtyp/Polymer).

• Bandfilterpresse: TS 18–28 %, dafür niedriger Energiebedarf.

• Scherempfindlichkeit: Polymer nach langsamer Flockung nicht „kaputtrühren“ (Rührwerk/Schneckeneinlauf einstellen).

ALMA AQUA-Leistung

• Polymer-Portfolio (Ladungsdichte/Viskosität) passgenau zum Isothermen-Verhalten Ihres Schlamms.

• Inline-Vorkontaktierung & Alterungszeit für Pulverpolymere definieren.

• Pilot-Entwässerung (mobil) zur Einstellung von Dosierpunkt, Scherung und Rezeptur.

Praxisnutzen

• Bis zu zweistellige %-TS-Verbesserung: deutliche Entsorgungskostenreduktion.

• Stabile Maschinenfahrweise (weniger Abrisse/Überläufe).

• Geringerer Polymerverbrauch durch saubere Voreinstellung & Schulung.

Ausgangslage
Viele Industrieabwässer sind kohlenstoffreich (hoher COD/CSB), aber stickstoff- und phosphorarm. Zudem fehlen oft Spurenelemente (z. B. Fe, Mg, Co, Ni, Zn), was die Biomasseaktivität limitiert (Nitrifikation, Denitrifikation, P-Aufnahme).

Leitplanken & Zielwerte (Daumenregeln)

• C:N:P-Verhältnis (bezogen auf BSB₅/COD):

  • grob 100 : 5 : 1 (BSB₅-Basis) bzw. 100 : 2,5 : 0,5 (COD-Basis).

• Nitrifikation: benötigt ausreichend Alkalität (∼ 7,1 mg CaCO₃ je mg NH₄-N oxidiert) und DO ≥ 1,5–2,0 mg/L.

• Denitrifikation: braucht leicht verfügbaren C-Quell-Nachschub (Frachtsteuerung).

• F/M-Ratio & SVI im Zielkorridor halten (Blähschlamm vorbeugen).

Additivlösungen (ALMA AQUA)

• Makronährstoffe:

  • Stickstoff als NH₄⁺/NO₃⁻ (dosierbar je nach Prozess),

  • Phosphor als PO₄³⁻ (dynamisch, um P-Restwerte & Struvit-Risiken zu steuern).

• Spurenelemente-Blends: Fe, Mg, Co, Ni, Zn, Cu, Mn in bioverfügbaren Formen (chelatstabil, Überdosierung vermeiden).

• Kombinationslösungen für Start-up/Lastsprünge (kurzfristige Aktivitätssicherung).

Monitoring & Regelung

• Online: NH₄-N, NO₃-N, PO₄-P, pH, DO, Temperatur.

• Labor: OUR/ATU-Tests (Nitrifikationsleistung), SVI, F/M, Mikroskopie (Filamentüberwachung).

• Trendsteuerung: adaptive C:N:P-Dosis gekoppelt an Zulauf-CSB und Sauerstoffbedarf.

Praxisnutzen

• Konstante Ablaufwerte (NH₄-N, NO₃-N, PO₄-P) trotz Zulaufschwankungen.

• Robuste Biologie mit schneller Regeneration nach Schocks (Toxine, Temperatur).

• Senkung externer Kohlenstoff-Zukäufe durch gezielte Mikro-/Makronährstoffführung.

Herausforderung
Viele Industrieabwässer – z. B. aus der Chemie-, Lebensmittel- oder Textilindustrie – enthalten organische Reststoffe, die biologisch schwer abbaubar sind. Dazu zählen langkettige Kohlenwasserstoffe, aromatische Verbindungen, Tenside oder Farbstoffe. Diese führen zu sehr hohen CSB-Werten (Chemischer Sauerstoffbedarf) und überlasten biologische Stufen, da Mikroorganismen diese Stoffe nur langsam oder gar nicht verwerten können.

Lösungsansätze mit Prozessadditiven
Chemisch-oxidative Verfahren sind hier die erste Wahl. Besonders bewährt hat sich das Fenton-Verfahren, bei dem Wasserstoffperoxid in Gegenwart von Eisen als Katalysator hochreaktive Hydroxylradikale bildet. Diese greifen selbst stabile organische Moleküle an und spalten sie in kleinere, biologisch abbaubare Verbindungen. Auch Peressigsäure oder Ozon können eingesetzt werden, um die Abbaugeschwindigkeit zu erhöhen.

Eine zusätzliche Kombination mit Fäll- und Flockungsmitteln ist häufig sinnvoll. Dabei werden die durch Oxidation entstehenden Abbauprodukte direkt ausgefällt und abgetrennt, wodurch die Rest-CSB-Werte weiter sinken. Entscheidend für die Wirksamkeit sind exakte pH-Bedingungen (meist leicht sauer bis neutral) und die richtige Dosierstrategie, da eine Über- oder Unterdosierung zu Wirkungsverlusten oder erhöhtem Chemikalienverbrauch führt.

Praxisnutzen
Mit einer vorgeschalteten Oxidationsstufe können CSB-Reduktionen von 50–80 % erreicht werden. Damit werden biologische Reinigungsstufen erheblich entlastet, der Energieaufwand für Belüftung sinkt und die Einhaltung der Ablaufgrenzwerte wird sichergestellt – auch bei hochbelasteten Industrieabwässern.

Herausforderung
Membrananlagen wie Ultrafiltration (UF), Nanofiltration (NF) oder Umkehrosmose (RO) sind zentrale Bausteine moderner Wasseraufbereitung. Sie reagieren jedoch empfindlich auf Ablagerungen. Scaling durch Calciumcarbonat, Calciumsulfat oder Silikate sowie Fouling durch organische Stoffe, Partikel oder Biofilm führen zu Druckanstiegen, Leistungsverlusten und verkürzten Membranstandzeiten. Schon geringe Ausfällungen können den Silt Density Index (SDI) verschlechtern und Reinigungszyklen deutlich verkürzen.

Lösungsansätze mit Additiven
Antiscalants sind spezielle Inhibitoren, die die Kristallisation von Härtebildnern hemmen und Salze in Lösung halten. Sie wirken bereits in niedrigen Dosierungen und ermöglichen einen deutlich höheren Aufkonzentrierungsgrad im System. Dispergatoren ergänzen dies, indem sie feine Partikel und Kolloide stabilisieren und deren Anlagerung an die Membranoberfläche verhindern.

Eine gezielte pH-Steuerung erhöht zusätzlich die Löslichkeit kritischer Salze und trägt zur Membranschonung bei. Wichtig ist zudem die Vorbehandlung des Rohwassers: Flockung, Sedimentation oder Filtration senken den Trübungsgrad und verringern die Belastung der Membran.

Praxisnutzen
Mit einer abgestimmten Additivstrategie lassen sich Reinigungsintervalle deutlich verlängern und Membranstandzeiten um mehrere Jahre erhöhen. Gleichzeitig bleibt die Permeatqualität konstant hoch, und die Betriebskosten für Energie und Reinigungsmittel sinken erheblich.

Herausforderung
In Abwasseranlagen entstehen zahlreiche Nebenströme – etwa Rückspülwässer aus Sandfiltern, Absalzströme aus Kühlsystemen oder Regenerate von Ionenaustauschern. Diese enthalten stark konzentrierte Frachten an Salzen, Schwermetallen oder organischen Reststoffen. Werden sie unkontrolliert in die Hauptlinie eingeleitet, können sie zu Lastspitzen führen und die Einhaltung der Ablaufgrenzwerte gefährden.

Lösungsansätze mit Additiven
Durch gezielte Neutralisation und Fällung werden überschüssige Säuren, Basen oder Metalle im Nebenstrom abgetrennt. Flockungsmittel unterstützen die Bildung von abtrennbaren Partikeln. Bei organisch belasteten Strömen können Oxidationsmittel eingesetzt werden, um Rest-COD und toxische Substanzen abzubauen. In vielen Fällen ist eine Rückführung in die Hauptlinie möglich, wenn die Nebenströme vorab stabilisiert sind. Alternativ können sie so aufbereitet werden, dass das Wasser als Betriebs- oder Kreislaufwasser wiederverwendet werden kann.

Praxisnutzen
Mit diesen Maßnahmen sinkt die Gesamtfracht im Hauptstrom, die Prozessstabilität der Kläranlage steigt und gleichzeitig wird Frischwasser eingespart. Betreiber profitieren von geringeren Entsorgungskosten und einer nachhaltigen Nutzung der Ressource Wasser.

Herausforderung
Konventionelle Stufen (Fällung/Flockung, Belebung) entfernen Mikroschadstoffe wie Pharma-Rückstände, Pestizide oder Industriechemikalien nur begrenzt. Ein Sonderfall sind PFAS: sehr stabile, wasserlösliche Substanzen, die biologisch kaum abbaubar sind und sich mit Standard-Oxidation nur unzureichend behandeln lassen.

Behandlungswege & Additive

• Adsorption mit Aktivkohle: PAC (Pulveraktivkohle) wird dosiert und nach Flockung/Filtration abgetrennt; GAC (Granulat) in Festbettfiltern mit periodischem Wechsel/Regeneration. Additivseitig steuern wir PAC-Suspension, Dosierhilfen und pH-Feinjustage, damit die DOC/UV254-Reduktion stabil bleibt.

• Ozonierung + biologisch aktivierte Filter (BAF): Ozon spaltet viele organische Spurenstoffe in besser abbaubare Fragmente; die nachgeschaltete BAF-Stufe baut sie biologisch weiter ab. Wir begleiten dies mit pH-/Alkalitätsmanagement und Koagulations-Feintuning, um Bromat-/Nebenproduktbildung zu minimieren.

• PFAS-Strategien: Anionenaustauscher (AIX) und/oder RO (Umkehrosmose). Additivseitig sichern Antiscalants/Dispergatoren membran- und harzschonende Betriebsbedingungen; CIP-Konzepte werden materialkonform abgestimmt. (Hinweis: klassische AOP-Verfahren sind für PFAS in der Regel nicht ausreichend – mechanisch/adsorptiv trennen ist Standard.)

Monitoring & Zielgrößen
Neben DOC/TOC und UV254 sollten gezielte Analysen (z. B. LC-MS für Leitsubstanzen) geplant werden. Für Membran/AIX sind SDI, Leitfähigkeit und Differenzdrücke entscheidend.

Praxisnutzen
Kombinatorische Linien (PAC/GAC, Ozon+BAF, AIX/RO) liefern robuste Spurenstoffreduktion bei gleichzeitig stabiler Betriebskostenlage – dank additivgestützter pH-, Antiscalant- und Flockungsführung.

Herausforderung
In Zentrat-/Filtratströmen (Schlammwasser) treffen Ammonium (NH₄⁺), Phosphat (PO₄³⁻) und Magnesium (Mg²⁺) zusammen. Das führt zu Struvit-Ablagerungen (Magnesium-Ammonium-Phosphat, MAP) in Leitungen, Pumpen und Entwässerungstechnik – oder eröffnet die Chance zur gezielten Rückgewinnung von N und P.

Zwei Betriebsziele – zwei Strategien

• Belagsvermeidung: Phosphat in der Vorkette mit Eisen-/Aluminiumkoagulanten binden; Antiscalants gegen MAP-Keimbildung einsetzen; pH moderat halten (typ. 6,5–7,2 in der kritischen Linie), um die MAP-Löslichkeit zu erhöhen.

• Gezielte Rückgewinnung: In einem Kristallisationsreaktor den pH bewusst auf ~8,0–8,5 anheben und Mg-Salz (z. B. MgCl₂) dosieren. Keimbildner/Seed-Material verbessern Korngröße und Austrag. Additivseitig steuern wir pH-/Alkalitätsführung (NaOH/NaHCO₃) und Fein-Flockung zur Fest-Flüssig-Trennung.

Prozessdetails & Additivrolle
Struvitbildung folgt der Ionenaktivität – daher sind pH, Temperatur, Ionenstärken und hydraulische Verweilzeit zentrale Hebel. Unsere Additivpakete (Koagulant/Antiscalant/pH-Regler) werden strangweise ausgelegt, um Beläge in Engstellen zu vermeiden bzw. stabile Kristallisationsbedingungen zu schaffen.

Praxisnutzen

• Belagstrategie: weniger Stillstände, geringerer Reinigungs- und Ersatzteilaufwand.

• Rückgewinnungsstrategie: wertstoffliche Nutzung (MAP-Dünger), Entlastung der Hauptlinie (PO₄-, NH₄-Fracht) und planbare OPEX.

Herausforderung
Schwankende Zuläufe und Mischfrachten machen starre Dosierschemata ineffizient. Ohne Echtzeitdaten drohen Überdosierung (Kosten/Schlamm) oder Unterdosierung (Grenzwert-Risiko).

Messgrößen & Regelphilosophie

• Feed-forward (lastproportional): Dosis folgt Q·C (z. B. Durchfluss × Online-PO₄-P, NH₄-N, UV254/TOC). So greift die Regelung vor dem Prozess auf Zulauftrends.

• Feed-back (residualgeführt): Feinjustage nach Restwerten (z. B. Ablauf-PO₄, Klarwassertrübung/NTU, Streaming-Current/Zeta-Potenzial für Koagulation, SDI für Membranschutz).

• Prozessspezifisch:

  • Oxidation/Fenton via pH/ORP/Peroxid-Rest;

  • Biologie via NH₄-N/NO₃-N/PO₄-P/DO (inkl. Alkalität);

  • Membran via Δp, Permeat-Leitfähigkeit, SDI;

  • Struvit-Linien via pH, PO₄, NH₄-N, Mg²⁺.

Additiv-Integration & Sicherheit
Dosierpunkte werden so gelegt, dass Mischintensität und Kontaktzeit passen (Schnellmischer → Flockung → Abtrennung). Skids erhalten Rückschlagventile, Leckageüberwachung, Regler-Limits und – bei kritischen Medien – werkstoffkonforme Armaturen. Unsere kundenspezifischen Mischungen (Made in Germany) erlauben die Kopplung an SCADA und die Anpassung an standortspezifische Sensorik (z. B. Dosis als Funktion von Online-PO₄ und pH).

Praxisnutzen
Mit sauberem Online-Monitoring und zweistufiger Regelung sinken Chemikalien-OPEX und Schlammaufkommen, während Grenzwerte, Membranschutz und Prozessstabilität messbar steigen.