Waarom de meeste industriële afvalwaterkleur niet kan worden verwijderd door biologische behandeling

In veel industriële afvalwaterzuiveringsinstallaties komen operators vaak een veelvoorkomend probleem tegen:
CZV wordt succesvol verminderd, maar de kleur blijft zichtbaar in het effluent.

Dit fenomeen komt vooral vaak voor in textiel-, verf-, druk- en pigmentafvalwater. Om te begrijpen waarom dit gebeurt - en hoe kleur effectief kan worden verwijderd - is het essentieel om te kijken naar de chemische aard van kleur in afvalwater, in plaats van alleen biologische afbraak.

Wat maakt industrieel afvalwater gekleurd?

Kleur in industrieel afvalwater wordt voornamelijk veroorzaakt door opgeloste kleurstofmoleculen, niet door zwevende stoffen. Deze kleurstoffen bevatten chromofoor groepen, zoals:

• Azobindingen (–N=N–)

• Aromatische ringen

• Geconjugeerde dubbele-bindingsstructuren

Deze structuren absorberen zichtbaar licht en zijn ontworpen om chemisch stabiel te zijn, bestand tegen licht, hitte en biologische afbraak.

Het allerbelangrijkste is dat de meeste industriële kleurstoffen een negatieve lading in water hebben, waardoor ze zeer oplosbaar zijn en moeilijk te verwijderen.

Waarom biologische behandeling kleur niet effectief kan verwijderen

Biologische behandelingssystemen zijn ontworpen om biologisch afbreekbare organische stoffen te verwijderen, niet chemisch stabiele kleurstoffen.

De belangrijkste beperkingen zijn:

1. Kleurstoffen zijn niet gemakkelijk biologisch afbreekbaar

Veel kleurstofmoleculen zijn zo ontworpen dat ze bestand zijn tegen microbiële aantasting, waardoor ze bijna onveranderd in biologische reactoren kunnen overleven.

2. Kleur wordt veroorzaakt door opgeloste moleculen

In tegenstelling tot zwevende stoffen, bezinken of drijven opgeloste kleurstoffen niet van nature, zelfs niet na biologische oxidatie.

3. Negatieve lading voorkomt aggregatie

Negatief geladen kleurstofmoleculen stoten elkaar af, blijven verspreid in water en behouden zichtbare kleur.

Als gevolg hiervan, zelfs na effectieve biologische behandeling, gaat kleur vaak onbehandeld door het systeem.

Waarom de meeste kleurstoffen in afvalwater negatief geladen zijn

In industriële toepassingen zijn kleurstoffen opzettelijk ontworpen om zich te binden aan vezels. Om dit te bereiken, worden veel kleurstoffen geproduceerd als:

• Reactieve kleurstoffen

• Zure kleurstoffen

• Directe kleurstoffen

Deze kleurstofsoorten dissociëren typisch in water en vormen anionische soorten, wat de aantrekkingskracht van vezels verbetert, maar ook de stabiliteit van afvalwater verhoogt.

Deze negatieve lading is de fundamentele reden waarom conventionele bezinking, filtratie en biologische methoden er niet in slagen kleur te verwijderen.

Hoe chemische ontkleuring het probleem oplost

Om kleur effectief te verwijderen, moet de elektrische stabiliteit van kleurstofmoleculen worden vernietigd.

Dit wordt bereikt door chemische ontkleuring met behulp van kationische polymeren.

Stap 1: Ladingsneutralisatie

Kationische ontkleuringsmiddelen introduceren positief geladen functionele groepen in het afvalwater, die negatief geladen kleurstoffen aantrekken en neutraliseren.

Stap 2: Destabilisatie van kleurstofmoleculen

Eenmaal geneutraliseerd, verliezen kleurstofmoleculen wateroplosbaarheid en structurele stabiliteit.

Stap 3: Vorming van onoplosbare aggregaten

De geneutraliseerde kleurstof-polymeercomplexen vormen onoplosbare deeltjes die kunnen worden verwijderd door sedimentatie, flotatie of filtratie.

Dit proces richt zich op de oorzaak van kleur, in plaats van kleur te behandelen als een secundair symptoom.

Waarom ladingsdichtheid cruciaal is bij ontkleuring

De effectiviteit van een ontkleuringsmiddel hangt primair af van de kationische ladingsdichtheid, niet van de molecuulgrootte.

• Hogere ladingsdichtheid zorgt voor sterkere neutralisatie

• Snellere reactiekinetiek

• Lagere chemische dosering

Daarom worden kationische polymeren met een laag tot gemiddeld molecuulgewicht en een hoge ladingsdichtheid veel gebruikt voor het verwijderen van kleur uit industrieel afvalwater.

Typische toepassingen van chemische ontkleuring

Chemische ontkleuring wordt vaak toegepast in:

• Textielverf afvalwater

• Afvalwater van kleurstofproductie

• Druk- en pigmentafvalwater

• Kleurpolijsten na biologische behandeling

In veel systemen worden ontkleuringsmiddelen samen met anorganische coagulanten en flocculanten gebruikt om de algehele behandelingsefficiëntie te optimaliseren.

Conclusie

Kleur in industrieel afvalwater is een chemisch stabiliteitsprobleem, geen biologisch probleem.
Zolang kleurstofmoleculen elektrisch stabiel en opgelost blijven, blijft de kleur bestaan.

Effectieve kleurverwijdering vereist gerichte chemische neutralisatie, waardoor kationische ontkleuringsmiddelen een essentieel hulpmiddel zijn voor industrieën die te maken hebben met strenge lozings- of hergebruiksstandaarden.