WASSERSTOFFPEROXID Logo CoferminWASSERSTOFFPEROXID (H2O2)

Geruchsbeseitigung bei Abwässern

Allgemeines / Problemstellung
Schwefelwasserstoff – H2S – ist ein leichtflüchtiges, hochgiftiges Gas mit üblem Geruch (nach „faulen Eiern“), das darüber hinaus als starkes Reduktionsmittel zu einer Verarmung des Abwassers an Sauerstoff führt.
Außerdem wirkt Schwefelwasserstoff indirekt korrodierend auf Betonrohre, da er in Anwesenheit von (Luft-)Sauerstoff bakteriell zu Schwefelsäure umgewandelt wird, deren korrodierende Wirkung auf Beton bekannt ist.
All diese Eigenschaften zwingen dazu, aus dem Abwasser und aus Abgasen den Schwefelwasserstoff so weitgehend wie irgend möglich zu entfernen.
Schwefelwasserstoff liegt in Wasser als H2S, in alkalischer Lösung als Hydrogensulfid (HS
-) bzw.
als Sulfid (S
--) gelöst vor, je nach Alkalität der Lösung. Er gelangt in Abwasser (oder in das Abgas) entweder aus industriellen Prozessen, oder er wird durch bakterielle Vorgänge dort erst gebildet:
Unter bestimmten Bedingungen (lange Verweilzeit des Abwassers im Kanalisationssystem, hohe Belastung mit Schmutzstoffen, hohe Außentemperaturen im Sommer u. a. m.) tritt im Abwasser eine hohe Sauerstoffzehrung ein, bis zuletzt völlig anaerobe Verhältnisse vorliegen.
Dabei werden dann eine Reihe von an sich unproblematischen Schwefelverbindungen durch Bakterien zu Schwefelwasserstoff umgewandelt, der nur begrenzt in Wasser löslich ist und vor allem bei turbulenter Strömung leicht ins Freie tritt, mit der Folge, dass in der Leitung Korrosionen und in der Umgebung eine u. U. kaum erträgliche Geruchsbelästigung eintreten.

Wasserstoffperoxid / Wirkungsweise
Wasserstoffperoxid (H2O2) ist ein Oxidationsmittel, das wirtschaftlich und auf elegante Weise eine einwandfreie vollständige Zerstörung des Schwefelwasserstoffs ermöglicht.
Wasserstoffperoxid, meist als wässrige Lösung mit 35 Gew.-% H2O2 angewendet, lässt sich problemlos mittels einer üblichen Dosierpumpe in das zu behandelnde Wasser eintragen, mit dem es sich schnell und leicht vermischt, ohne dass es zur Gasentwicklung und damit evtl. zum Ausblasen von Geruchsstoffen kommt.
Wasserstoffperoxid oxidiert das H2S je nach pH-Wert des Wassers zu elementarem Schwefel (in annähernd neutralem pH-Bereich) oder zu Schwefelsäure (im stärker Alkalischem). Wasserstoffperoxid selbst hinterlässt außer Wasser (und evtl. geringen Mengen an Sauerstoff) keinerlei Folgeprodukte, führt also nicht zu einer zusätzlichen Aufsalzung des Abwassers.

Saure und neutrale Abwässer
Im sauren oder neutralen Milieu reagiert Wasserstoffperoxid mit Schwefelwasserstoff gemäß der Gleichung

H2O2+H2S --> S+2H2

Es entsteht also elementarer Schwefel, der unschwer zu beseitigen ist, beispielsweise bei der kommunalen Abwasser-Reinigung auf natürliche Weise verschwindet (z. B. mit dem Überschussschlamm der biologischen Reinigungsstufe). Daneben bildet sich nur Wasser, es bleiben also keine Fremdstoffe zurück.

Anwendungsmenge
Aus der angegebenen Reaktionsgleichung ist zu sehen, dass theoretisch zur Oxidation von 1 kg Schwefelwasserstoff 1 kg Wasserstoffperoxid (100% H2O2) erforderlich ist. In der Praxis arbeitet man mit einem gewissen Überschuss, je nach vorliegenden Bedingungen 10-50 % über dem theoretischen Wert, um die Reaktion schneller zu beenden, d. h. beispielsweise mit 3,5-5 kg Wasserstoffperoxid 35 Gew.-% pro kg Schwefelwasserstoff.
In kommunalem Abwasser bewirkt ein eventuell zurückbleibender Rest an H2O2 (durch Zersetzung im Kontakt mit bakterieller Katalase) eine zusätzliche Sauerstoff-Zufuhr im Belebungsbecken, die die biologische Abwasser-Reinigung noch unterstützt. Gleichzeitig erreicht man erfahrungsgemäß meist ein deutlich verbessertes Absetzverhalten des Schlamms.

Auch bei der Behandlung von industriellem Abwasser ergeben sich keine Probleme durch einen Rest an Wasserstoffperoxid nach der Reinigung/Entgiftung, da dieser durch andere Wasserbestandteile entweder chemisch verbraucht oder katalytisch zersetzt wird.
Die Oxidationsreaktion wird durch Zusatz kleiner Mengen eines Eisensalzes, z. B. von „Eisenvitriol“ (Eisensulfat Heptahydrat, FeSO4 · 7H2O) katalytisch beschleunigt. Im Abwasser sind normalerweise geringe Spuren an gelöstem Eisen vorhanden, so dass sich ein getrennter Zusatz erübrigt.

Alkalische Abwässer
In stärkerer alkalischer Lösung, wie sie etwa in den Waschflüssigkeiten von Gaswäschern zur Absorption von H2S vorliegt, tritt folgende Reaktion ein:
4 H2O2+HS
- (oder S--) --> HSO4- (bzw. SO4--) +4 H2

Die hierbei entstehende Schwefelsäure wird durch die im Überschuss vorhandene alkalische Lösung neutralisiert.

Anwendungsmenge 
Man benötigt demnach zur vollständigen Zerstörung von H2S aus Abgasen durch alkalisch-oxidative Gaswäsche (bei Annahme eines Überschusses von 10 % gegenüber der Theorie):
ca. 4,5 kg Wasserstoffperoxid 100 % (ca. 13 kg Wasserstoffperoxid 35 Gew.-%) und
ca. 2,5 kg Natriumhydroxid (ca. 5 kg Natronlauge 50 %)

Bei der Abgaswäsche kann man auf einen Katalysator verzichten, da im alkalischen pH-Bereich des Waschwassers die beschriebene Oxidation ohnedies sehr rasch abläuft. (Für die Gasreinigung ist primär die Absorption des H2S maßgebend, der die oxidative Zerstörung in der wässrigen Phase erst als zweiter Schritt folgt.).

Anwendung und Dosierung 
Bei der Beseitigung von H2S und/oder Sulfid aus wässrigen Lösungen genügt es, mittels einer Dosierpumpe an einer geeigneten Stelle das H2O2 einzutragen. Die Oxidationsreaktion ist auch im annähernd neutralen pH-Bereich normalerweise nach ca. 15 Min. abgeschlossen, entsprechend ist die Eintragsstelle für H2O2 zu wählen.

Bei höher konzentrierten Lösungen lässt sich die Zugabe von H2O2 anhand des Redox-Potentials der Lösung steuern. Dabei wird das (Reduktions-)-Potential des Schwefelwasserstoffs gemessen und zur Steuerung ausgenützt (H2O2 bildet an bekannten Redox-Messsystemen kein konzentrationsabhängiges Potential aus!).

Mess- und Dosierautomaten für die Entgiftung mit H2O2, durch die die Konzentration des H2O2 bestimmt und ggf. ergänzt wird, sind in Vorbereitung. Farbscheiben, mit deren Hilfe man den H2O2-Gehalt einer Lösung durch Farbvergleich kolorimetrisch ermitteln kann, sind im Handel erhältlich. Zur qualitativen Prüfung auf H2O2 verwendet man am besten Titanylchlorid (bei dessen Zusatz zu einer H2O2 – haltigen wässrigen Lösung eine Gelbfärbung eintritt, deren Intensität von der Konzentration des Wasserstoffperoxids abhängt).

Die Zudosierung des Wasserstoffperoxids erfolgt, wie bereits erwähnt, einfach mit einer handelsüblichen Dosierpumpe, entweder in das zu behandelnde Abwasser oder in die sulfidhaltige Gaswaschflüssigkeit, in einer dem Gehalt an Sulfid/Schwefelwasserstoff angepassten Menge.

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