Grondwaterzuivering, coagulatie/flocculatie, principe van de techniek

Principe van de techniek

Coagulatie en flocculatie zijn in feite twee verschillende technieken om slecht bezinkbare en colloïdale bestanddelen uit grondwater te verwijderen. Ze worden echter zo vaak in combinatie met elkaar gebruikt dat we ze hier als een techniek behandelen. Onder coalgulatie of chemisceh klaring verstaan we het destabiliseren van emulsies en colloïdale deeltjes door het toevoegen van chemicaliën, zodat samenklontering tot grotere agglomeraten (vlokken) mogelijk is. Flocculatie is het proces van vlokvorming en vlokgroei, dat bevorderd wordt door eventueel trapsgewijs roeren en toevoeging van hulpstoffen. De vlokken worden vervolgens in een nabehandelingsstap afgevangen en vormen een hoeveelheid verontreinigd slib dat gestort moet worden.

Voorbehandeling

Veel toegepaste voorbehandelingen bij coagulatie/flocculatie zijn bezinking en/of egalisatie. Bezinking heeft tot doel het verbruik van chemicaliën terug te dringen. Egalisatie vermindert fluctuaties in de concentraties van de te verwijderen verontreinigingen, waardoor de dosering van de chemicaliën optimaal kan plaatsvinden.

Behandeling

Coagulatie en flocculatie zijn in feite twee verschillende technieken om slecht bezinkbare en colloïdale bestanddelen uit grondwater te verwijderen. Ze worden echter in de regel in combinatie met elkaar gebruikt zodat ze feitelijk als één techniek worden beschouwd.

Onder coagulatie of chemische klaring wordt verstaan het destabiliseren van emulsies en colloïdale deeltjes door toevoegen van chemicaliën, zodat samenklontering tot grotere agglomeraten (vlokken) mogelijk is. Flocculatie is het proces van vlokvorming en vlokgroei dat bevorderd wordt door eventueel trapsgewijs roeren en toevoeging van hulpstoffen. De vlokken worden vervolgens in een nabehandelingsstap afgevangen en vormen een hoeveelheid verontreinigd slib dat gestort moet worden.

Het grondwater wordt in een vat met sneldraaiend roerwerk geleid onder gelijktijdige dosering van een coagulatiemiddel zoals FeCl3. Indien het water veel Fe2+ bevat kan dit door beluchting omgezet worden in Fe3+. Er hoeft dan geen of weinig coagulant toegevoegd te worden. De coagulant wordt door het intensieve roeren snel en volledig gemengd met het grondwater, waardoor het proces van coagulatie in het gehele vat plaatsvindt. Hierdoor is een hoog debiet mogelijk met een relatief kleine installatie.

Om sterkere vlokken te verkrijgen wordt een vlokhulpmiddel (poly- electroliet) toegevoegd. Als neveneffect van de toevoeging van deze hulpstof wordt voor het vrijkomende slib een verdergaande ontwatering gerealiseerd.

Het uitvlokken kan worden geoptimaliseerd door de pH - door toevoegen van loog - op een nader te bepalen waarde in te stellen. Dit heeft als neveneffect dat coprecipitatie van metaalhydroxydes plaats vindt. Deze positief geladen hydroxides adsorberen eventueel nog aanwezige negatieve sol-deeltjes. Tijdens de flocculatie worden ook opgeloste organische stoffen deels geadsorbeerd aan en ingesloten door de vlokken.

Nabehandeling

Bij toepassing van coagulatie/flocculatie als techniek voor waterzuivering is nabehandeling benodigd. Afhankelijk van de gevormde vlokken en lozingseisen wordt gekozen voor bezinking, flotatie of filtratie. Voor grote zware vlokken ligt bezinking voor de hand. Flotatie wordt gekozen voor lichte volumineuze vlokken. Indien kleine vlokken verwijderd moeten worden, kiest men voor een geschikte filtratiemethode. Als alternatief kan ook gebruik gemaakt worden van een zandfilter als nabehandeling. Nadeel van zandfiltratie kan zijn dat dit meer ruimte vraagt.

Kritische punten

Kritische punten bij toepassing van waterzuivering middels coagulatie/flocculatie zijn:

• In de praktijk blijkt dat fluctuaties in concentraties aan verontreinigingen in het te behandelen grondwater een nadelige invloed hebben op de werking van de coagulatie/flocculatie. Om dit probleem op te lossen, kan een bufferbassin worden gebruikt (egalisatie), waardoor het te behandelen water constanter van samenstelling wordt en zodoende ook de dosering van chemicaliën minder kritisch wordt.
• Complexvorming door bijvoorbeeld cyanides kan nadelig zijn voor een volledige vlokvorming.
• Toevoeging van coagulatie/flocculatie-middelen kan de pH doen veranderen waardoor het kalk-koolzuurevenwicht verandert. Dit kan neerslag van calciumcarbonaat (kalk) tot gevolg hebben.
• Humus, ijzer, mangaan en andere nevenverontreinigingen noodzaken tot verhoging van het chemicaliënverbruik zodat de hoeveelheid slib die vrijkomt toeneemt.