Grundlagen der Fällmittel in der Abwassertechnik

Die Reinigung kommunaler und industrieller Abwässer stellt eine zentrale Aufgabe im Umwelt- und Gewässerschutz dar. Ein essenzieller Bestandteil vieler Reinigungsverfahren ist der gezielte Einsatz von Fällmitteln, insbesondere zur Entfernung von Phosphorverbindungen. Diese Stoffe tragen entscheidend dazu bei, die Einhaltung gesetzlicher Grenzwerte sicherzustellen und die Überdüngung von Gewässern (Eutrophierung) zu vermeiden.

Dieser Artikel bietet eine umfassende Einführung in die Welt der Fällmittel, ihre Wirkmechanismen, Typen und ihre Bedeutung für moderne Kläranlagen.

Fällmittel sind chemische Substanzen, die gelöste Stoffe – insbesondere Phosphate – durch Bildung unlöslicher Verbindungen (Fällung) aus dem Wasser entfernen. Das Ziel ist es, schwer lösliche Verbindungen zu erzeugen, die sich absetzen oder durch mechanische Verfahren entfernt werden können.

In der Abwassertechnik wird die Fällung überwiegend zur Phosphorelimination eingesetzt. Phosphate müssen aus Umweltschutzgründen entfernt werden, da sie als Nährstoff zu Algenblüten und Sauerstoffmangel in Gewässern führen können.

Die wichtigsten Fällmittel basieren auf:

• Eisen(III)-Salze (z.B. Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat)
• Aluminium-Salze (z.B. Aluminiumsulfat, Polyaluminiumchlorid – PAC)

Chemische Reaktionen:

Eisenhaltige Fällmittel: Fe3++PO43−​→FePO4​↓

Aluminiumhaltige Fällmittel: Al3++PO43−​→AlPO4​↓

Dabei entstehen schwer lösliche Metallphosphate, die durch Sedimentation oder Filtration aus dem Abwasser entfernt werden können.

Die Entscheidung für ein bestimmtes Fällmittel hängt von verschiedenen Faktoren ab:

• Abwasserzusammensetzung: pH-Wert, organische Belastung, Vorhandensein weiterer Stoffe
• Kläranlagentyp und -größe: Verfügbare Technik, Schlammbehandlung, Betriebsstrategie
• Wirtschaftlichkeit: Preis des Fällmittels, benötigte Dosiermenge, Lager- und Handhabungskosten
• Nebenwirkungen: Auswirkungen auf den pH-Wert, Korrosionsgefahr, Einfluss auf die Schlammeigenschaften

Die Fällmittel können an verschiedenen Stellen des Abwasserreinigungsprozesses zugegeben werden:

• Vorfällung: Vor der biologischen Stufe (z.B. im Zulauf zur Vorklärung) → Entlastung der biologischen Reinigung
• Simultanfällung: Während der biologischen Stufe → Kombinierte biologische und chemische Phosphorelimination
• Nachfällung: Nach der biologischen Reinigung → Sicherstellung der Einhaltung niedriger Ablaufgrenzwerte

Die Wahl des Fällungszeitpunkts beeinflusst die Effizienz der Phosphorelimination und die Schlammeigenschaften erheblich.

• Hohe Betriebssicherheit: Schnelle und zuverlässige Absenkung der Phosphorkonzentrationen
• Einfache Steuerung: Anpassung der Dosierung möglich
• Robustheit: Weniger empfindlich gegenüber Schwankungen im Abwasserzulauf
• Geringe Investitionskosten: Besonders bei Nachrüstung in bestehenden Anlagen

Trotz der Vorteile sind einige Aspekte zu beachten:

• Erhöhter Schlammaufkommen: Fällung produziert zusätzliche Feststoffe → Auswirkungen auf Schlammbehandlung und Entsorgung
• Beeinflussung des pH-Wertes: Insbesondere bei hohen Dosiermengen → pH-Korrekturmaßnahmen möglich
• Korrosionsrisiko: Bei Einsatz von Chlorid-haltigen Produkten (z.B. Eisen(III)-chlorid) kann die Korrosionsgefahr steigen
• Kostenabhängigkeit von Rohstoffen: Die Preisentwicklung von Fällmitteln unterliegt weltweiten Rohstoff- und Energiepreisen

Die Reduktion von Phosphoremissionen aus kommunalen und industriellen Quellen hat direkte Auswirkungen auf die Qualität unserer Gewässer:

• Vermeidung von Algenblüten und Eutrophierung
• Erhaltung der biologischen Vielfalt
• Erfüllung der Ziele der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL)

In diesem Kontext sind Fällmittel ein unverzichtbares Werkzeug moderner Umwelttechnik.

Fällmittel sind elementare Hilfsstoffe in der Abwassertechnik zur sicheren Entfernung von Phosphorverbindungen. Ihr gezielter Einsatz sichert nicht nur die Einhaltung gesetzlicher Anforderungen, sondern trägt maßgeblich zum Schutz unserer Wasserressourcen bei.

Angesichts globaler Versorgungsunsicherheiten und steigender Anforderungen an die Gewässerqualität wird das Wissen über Auswahl, Anwendung und Optimierung von Fällmitteln künftig noch wichtiger werden.