Titel: | Ueber die Reinigung des Wassers durch Filtration. |
Fundstelle: | Band 236, Jahrgang 1880, S. 139 |
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Ueber die Reinigung des Wassers durch
Filtration.
Mit Abbildungen auf Tafel 14.
Ueber die Reinigung des Wassers durch Filtration.
Das von J. Grant in
Boston (* D. R. P. Nr. 7676 vom 17.
Mai 1879) angegebene Filter (Fig. 8 und
9 Taf. 14) wird mittels eines Gewindes H an
die Rohrleitung geschraubt. Die bei S
zusammengeschraubten metallenen Gehäuse A und B schlieſsen die Metallkugel C ein, deren durch die Mitte gehende Röhre D
das Wasser frei ablaufen läſst, wenn sie in die Stellung gedreht wird, welche Fig.
8 zeigt. Wird aber der Kugel mittels des Griffes K eine Vierteldrehung gegeben, so muſs das Wasser, wie in Fig. 9 zu
sehen, durch die zwischen den beiden Sieben e und E eingeschlossene Kohle hindurchgehen.
Bei dem Wasserfilter von C. H. Kleucker in
Braunschweig (* D. R. P. Nr. 7108 vom
12. März 1879) soll die Reinigung selbstthätig ausgeführt werden. In ein
an der Guſsplatte h befestigtes Gehäuse a (Fig. 10
Taf. 14) mündet das mit der Wasserleitung in Verbindung stehende Rohr b. Das untere durchlöcherte Ende desselben wird von
einem kegelförmigen, durchlöcherten Porzellantrichter c
umgeben, welcher mit seiner gröſseren Endfläche auf dem Boden des Gefäſses steht. An
dem äuſseren Umfange ist der Trichter mit Kies von nach oben abnehmender Korngröſse
umgeben, welcher den Raum d des Filters ausfüllt. Nach
oben ist diese Kiesschicht mit einer durchlöcherten kreisförmigen Porzellanplatte
e abgedeckt, der übrige Raum von a ist mit einer auf dieser Platte liegenden Kiesschicht
und mit Schlackenwolle ausgefüllt.
Ist nun Hahn i geschlossen und f offen, so tritt das Wasser durch das durchlöcherte Ende des Rohres b in das Filter, durchdringt den Trichter c, die Kiesschicht d, die
Platte e, die Schlackenwolle, geht durch das
Porzellansieb g und flieſst aus dem Hahn f ab. Zur Reinigung des Filters wird der Hahn i geöffnet, so daſs das ausströmende Wasser den
abgesetzten Schlamm mit sich fortreiſst.
E. Perret (Engineer, 1879
Bd. 48 S. 124) umgibt die hohle, in der Mitte bauchig erweiterte und durchlöcherte
Welle C (Fig. 11
Taf. 14) mit zwei Siebblechtrommeln A und B, welche mit Sand, Schlackenwolle u. dgl. gefüllt
sind. Das durch die Mündung K eintretende Wasser dringt
durch diese Filterschichten hindurch in die hohle Welle, welche es bei E verläſst, um durch den Rohrstutzen L abzuflieſsen. Zur Reinigung wird das Filter mittels
der oben daran befestigten Riemenscheibe in rasche Umdrehung versetzt, wodurch der
Schmutz herausgeschleudert und durch den Stutzen M
entfernt werden soll.
H.
Mühlrad in Magdeburg (* D. R. P. Nr. 965 vom 12. August 1877) läſst das zu
filtrirende Wasser durch das Rohr b (Fig. 12 und
13 Taf. 14) eintreten, welches so gebogen ist, daſs eine tangentiale
Einströmung des Wassers in den cylindrischen Hohlraum des mit Schlackenwolle
gefüllten Filterkörpers E erfolgt. In Folge dessen wird
das Wasser in diesem Hohlräume in rasche Umdrehungen versetzt, so daſs nur die
kleinsten Verunreinigungen in den Filterkörper eindringen sollen, während die
übrigen Schmutztheile schwebend erhalten werden, um durch das Rohr a nach auſsen zu gelangen. Das filtrirte Wasser sammelt
sich in dem äuſseren Gehäuse C und flieſst durch das
Rohr c ab. Das im Boden befestigte Rohr a ist überdeckt mit dem Kappenrohr d, welches durch die Feder e so getragen wird, daſs es im Stillstande das Rohr a nicht verschlieſst. Dieses Kappenrohr reicht bis fast
auf den Boden des Gefäſses, und da beim Anlassen des Filters das Rohr a von dem Kappenrohr noch nicht geschlossen ist, so
werden die Verunreinigungen, die sich am Boden und zumeist durch die vorangegangene
Drehung am Rohr a angesammelt haben, mit einem Theil
von Wasser zuerst hinausgeworfen. Um nun auch bei zunehmendem Druck im Filter,
welcher das Rohr a schlieſst, einen fortwährendem
Abfluſs des Schmutzwassers zu erzielen, ist oben im Rohr a bei f eine Kerbe eingefeilt, welche einer
kleinen Menge Wasser den Austritt gestattet.
C.
Gerson in Hamburg (* D. R. P. Nr. 1976 vom 26. August 1877) hat einen Apparat
construirt, in welchem das Wasser unter Druck durch Bimsstein, der mit einem
unlöslichen Eisensalz getränkt ist, durch Scherwolle mit Eisenlösung gesättigt,
durch Knochenkohle und schwedisches Eisenerz filtrirt wird.
F. Reinsch (Industrieblätter, 1879 S. 235) will die Beobachtung gemacht haben, daſs
Wasser beim Filtriren durch Baumwolle vollkommen geruchlos, ohne Farbe und Geschmack
und völlig frei von niedrigen Organismen abflieſst. Der von ihm empfohlene
Filtrirapparat besteht aus zwei Cylindern von Weiſs- oder Messingblech. Der Cylinder
A (Fig. 14
Taf. 14) ist unten mit einem Stück feinem Baumwolltuch geschlossen, der äuſsere B enthält schwach zusammengepreſste Baumwolle. Die
Einfluſsröhre steht mit dem Cylinder A, die
Ausfluſsröhre mit dem Cylinder B in Verbindung. Der
Cylinder A dient zur Zurückhaltung der gröſseren
mikroskopischen Thierchen und des gröſseren Theiles der Diatomeen, welche die
Oberfläche der Baumwolle verschleimen würden; in dem Cylinder B werden angeblich die kleinsten beweglichen
Organismen, die riechenden und färbenden Stoffe zurückgehalten (vgl. 1879 231 163).
A. S.
Jennings und N. G. Kellogg in
New-York und E. S. Hayden in
Waterburg (* D. R. P. Nr. 5210 vom 24. Mai
1878) verwenden einen mit Knochenkohle gefüllten Metallcylinder A (Fig. 15
Taf. 14), welcher durch zwei Scheidewände a und b aus Drahtgewebe von den Deckeln C und D getrennt ist und
auf den Böcken B ruht. Das Gehäuse des Hahnes E hat 6 Oeffnungen, von denen vier, c, d, e und f (Fig.
16 und 17), auf
der einen und zwei, g und h, auf der andern Seite angebracht sind. Das von g aus abgehende Rohr i mit dem
Verbindungsstück j führt zum Cylinderraum D, das von d abgezweigte
Rohr k nach C. Das Rohr
l führt Leitungswasser, m dagegen von einem Kessel heiſses Wasser zu, während das Rohr n das filtrirte Wasser zur Küche leitet. Der Hahnkegel
F reicht in dem Gehäuse bis zu dem oberen Rande der
Oeffnung f hinab und ist oben mit einer Spindel z versehen, welche durch eine am Deckel befindliche
Stopfbüchse hindurchgeht.
Das Wasser flieſst nun durch das Zuleitungsrohr l nach
dem Hahngehäuse E und durch den Kanal g in den Kegel F und nach
dem Rohr i, von welchem es nach dem Cylinderraum D geleitet wird. Von dort geht es durch den
Filtrircylinder A, gelangt durch den Raum C und das Rohr k nach dem
Hahn zurück und strömt durch den Kanal d und e nach dem Rohre n der
Hauswasserleitung weiter.
Soll der Apparat gereinigt werden, so dreht man den Hahn um eine Vierteldrehung,
worauf der Kanal s die Röhren k, m und der Kanal t die Röhren l, n mit einander verbindet, während die Oeffnung u nach dem Innern des Hahnkegels mündet. Der Hahnkegel
ist an seinem unteren Ende offen und steht daher mit dem Rohre o in Verbindung. Bei dieser Stellung des Hahnkegels
wird also durch das Heiſswasserrohr m und das Rohr k heiſses Wasser nach dem sonstigen Ausfluſsende C des Cylinders A
geleitet, geht durch diesen Behälter hindurch nach dem Deckel D
und von dort durch das Rohr i und durch den Hahnkegel
nach dem Abfluſsrohr o, während das Wasser der
Hauptleitung von dem Rohr l direct durch den Kanal t in das Rohr n
flieſst.
Wasserversorgung Hamburgs. Nachdem bereits i. J. 1872
die vom Medicinalcollegium in Hamburg niedergesetzte Commission eine fernere
Benutzung des Leitungswassers zum Trinken als gesundheitsschädlich erklärt hatte,
wurde am 24. Mai 1873 ein Bericht vorgelegt, welcher die Anlage von Filtern empfahl.
Jetzt liegt nun über die weitere Arbeit ein Bericht von F.
A. Meyer und S. A. Samuelson vor, welchem wir
nach dem Journal für Gasbeleuchtung, 1879 S. 502
folgende Angaben entnehmen.
In der Nähe von Rothenburgsort bei Kaltenhofe sollen 4 Ablagerungsbehälter von je
21ha Fläche und 24 Filterbetten von je 75a mit 3 Reinwasserbehältern von je 80a und 1m
nutzbarer Tiefe hergestellt werden, welche täglich 258750cbm filtrirtes Wasser liefern können. Für jetzt
genügen 2 Ablagerungsbehälter von zusammen 42ha
und 10 Filter von 750a, mit einer täglichen
Lieferung von 111250cbm; doch kann die Anlage
leicht auf 12 Filter erweitert werden.
Das Wasser tritt aus der Elbe durch einen tief liegenden unterirdischen Kanal in die
Brunnen des Schöpfwerkes, welches das Wasser hebt und durch offene Kanäle zu den
Ablagerungsbehältern führt, deren Wasserspiegel zu 8m über Null angenommen ist. Ihre ausnutzbare Höhe beträgt 2m, so daſs sie zusammen einen Wasservorrath von
840000cbm enthalten, für solche Zeiten, wenn
das Wasser der Elbe so dick und trübe wird, daſs man vorzieht, es nicht aufzupumpen.
Der Boden dieser Behälter soll aus dem überall anstehenden Marschthon gebildet
werden; die Böschungen sind in 1 : 4 geneigt, mit einer Rollschicht aus harten
Ziegelsteinen auf Thonschlag abgepflastert und endigen oben in einer kleinen
Futtermauer, welche als Ufereinfassung um die Behälter herumläuft. Die Höhenlage ist
so gewählt, damit alles Wasser zeitweilig gänzlich abgelassen werden kann, um
gründliche Reinigungen vorzunehmen und die Schlickablagerungen aus den Behältern zu
entfernen. Der Boden liegt demnach höher als das Niedrigwasser der Elbe, nämlich auf
4m über Null, und es kann demnach durch die
Entleerungskanäle alles Wasser bei niedrigem Elbewasserstande in die Elbe
abflieſsen. Am zweckmäſsigsten erschien die Entleerung in die alte Dove-Elbe, da der
letzte sehr unreine Rest des abflieſsenden Behälterwassers hier in einen Seitenarm
der Elbe eintritt, welcher sich erst weit unterhalb der Schöpfstelle mit dem
Hauptstrom wieder vereinigt. Nach so bewirkter Entleerung der Behälter kann der
zurückbleibende Schlamm ausgehoben und abgefahren werden.
Aus den Ablagerungsbehältern tritt das Wasser in einen offenen Regulirbrunnen von 40m Durchmesser, welcher den Zweck hat, das
überschüssige Gefälle aufzunehmen und auszugleichen und dessen Wasserspiegel auf
6m über Null angenommen ist. Von hier geht das
Wasser in einen unterirdisch gemauerten Kanal, welcher es den Filtern zuführt, deren
Oberwasserspiegel auf 5m,6 über Null liegt.
Die Filter sind von Böschungen aus einer Rollschicht eingefaſst, die Böden der Filter
bestehen aus einer flachen Schicht hart gebrannter Ziegelsteine, beide auf
Thonschlag gelegt. Jedes Filter hat einen Hauptsammelkanal von 0m,7 Durchmesser; die Zweigkanäle sind aus
durchlöcherten Thonröhren hergestellt, welche lose in einander gesteckt und mit
grobem Filtermaterial von höchstens 150mm
Durchmesser eingeschüttet werden. Das Filterbett besteht aus 5 Schichten von
zusammen 1m Dicke, und zwar zu unterst von
Wallnuſsgröſse, oder 16 bis 32mm Durchmesser,
darüber von 8 bis 16mm oder Haselnuſsgröſse, von 4
bis 8mm oder Erbsengröſse, dann von
Hirsekorngröſse oder 2 bis 4mm; schlieſslich kommt
eine Schicht Sand von 1m,1 Dicke. Bei jeder
Reinigung werden etwa 20mm Sand abgeräumt; hat
sich die Höhe um 200mm vermindert, so wird wieder
sorgfältig gewaschener Filtersand aufgebracht. Zu jedem Filter führt ein gemauerter
Kanal, aus welchem das Wasser durch drei guſseiserne Röhren in drei in den Sand
eingebettete Holzkasten mit einem aufgesteckten Satz von guſseisernen Rahmen
flieſst, dessen Höhe durch Abnehmen oder Aufsetzen einzelner Rahmen der Höhe des
Filtersandes angepaſst werden kann.
Nachdem das Wasser mit der täglichen Maximalgeschwindigkeit von 1m,5 oder stündlich 6cm,25 in senkrechter Richtung durch die Filterbetten geflossen ist, tritt
es in den Reinwasserbehälter, dessen Wasserspiegel auf 4m,6 über Null, also um 1m tiefer als der
Wasserspiegel der Filter liegt, und welcher hier den Zweck hat, zwischen dem
Betriebe der Maschinen auf Rothenburgsort und dem der Filter auf dem Kaltenhofe eine
Ausgleichung zu vermitteln, die um so nothwendiger ist, weil beide entfernt von
einander liegen und deshalb ein directer mündlicher Verkehr zwischen den die beiden
Anlagen bedienenden Personen nicht stattfinden kann, dieser Verkehr vielmehr
telegraphisch geführt werden muſs, daher Irrthümer und Miſsverständnisse nicht
ausgeschlossen sind. Das Ausgleichs vermögen des Reinwasserbehälters beträgt bei
8000qm Fläche und mindestens 1m ausnutzbarer Höhe 8000cbm. Es enthält mithin bei einem angenommenen
Maximaltagesverbrauch von 123750cbm oder rund
124000cbm einen ausnutzbaren Wasservorrath für
1⅓ Stunde. Die Unregelmäſsigkeiten des Verbrauches müssen natürlich durch
Hochbehälter ausgeglichen werden. Dieser Reinwasserbehälter ist ein viereckiger, im
Erdboden vertieft liegender, gewölbter Raum mit Pfeilerstellungen. Die Sohle der
Betonschüttung, auf welcher derselbe fundirt ist, liegt auf 1m,7 über Null, der Fuſsboden auf 2m,5 über Null, der höchste Wasserspiegel auf 4m,6 über Null, der Seheitel der Gewölbe auf 6m,7 über Null. Die Oberfläche der die Gewölbe
bedeckenden Erdschüttung liegt auf 8m über Null.
Die Dichtung des Behälters ist durch Beton und Thonschlag hergestellt.
Aus dem Reinwasserbehälter tritt das Wasser in einen unterirdischen gemauerten Kanal,
flieſst in einem schmiedeisernen Dückerrohr unter der alten Norder-Elbe durch und
gelangt wieder in einen gemauerten Kanal, welcher es den Pumpbrunnen der Maschinen
auf Rothenburgsort zuführt. Die 12 Filter kosten etwa 3013000 M., 1qm Filterfläche somit 33,48 M.
Wirkung der Filtration. Vom gesundheitlichen
Standpunkte ist es besonders wichtig, wie weit nicht allein die suspendirten,
sondern auch die gelösten Stoffe durch die Filtration entfernt werden. Die Versuche
der englischen Flufscommission (VI. Raport, S. 217 bis
281) zeigen, daſs bei der Sandfiltration das Wasser nicht nur geklärt wird, sondern
daſs auch die organischen Stoffe theilweise abgeschieden werden, indem ein Theil
mechanisch zurückgehalten, ein anderer aber oxydirt wird. Die Wichtigkeit einer
dicken Filterschicht, des ungehinderten Luftzutrittes und der langsamen Filtration
ergibt sich hiernach von selbst.
Die Versuche der genannten Commission mit Thierkohle (vgl. * 1878 228 422) ergaben folgendes Resultat:
1l Wasser
enthielt Milligramm
Gesammtgehalt
OrganischerKohlenstoff
Org. Stickstoff
Ammoniak
Stickstoff alsNitrate undNitrite
Chlor
Härte (franz.)
Vor der Filtration
246
1,29
0,23
0
1,88
16
19,4
Nach der Filtration durch frische Thierkohle
194
0,29
0,07
0,13
1,94
16
15,2
Vor der Filtration
259
1,64
0,30
0,02
0,62
19
19,7
Nach der Filtration durch ein gebrauchtes Filter
251
0,10
0,02
0,02
1,25
19
19,1
Diese Versuche bestätigen, daſs frische Thierkohle nicht nur einen wesentlichen Theil
der organischen Stoffe entfernt, sondern auch der unorganischen Salze, wie
namentlich Liebermann nachgewiesen. hat. Diese
Absorptionsfähigkeit wird aber erschöpft, und wenn nun, je nach der Verunreinigung
und der Menge des durchfiltrirten Wassers, früher oder später die Filter nicht
erneuert oder doch wenigstens gereinigt werden, so bilden sie geradezu
Fäulniſsherde: es entwickeln sich Millionen von Fäulniſsorganismen, welche das
durchfiltrirte Wasser nun verunreinigen.
Die Versuche mit den Eisenschwammfiltern (* 1878 228 424)
ergaben eine erhebliche Verminderung der organischen Stoffe. G. Bischof (1874 210 49. 1878 227 73) fand, daſs durch die Eisenschwammfilter auch die
Fäulniſsorganismen zurückgehalten werden, während Lewin
in der Zeitschrift für Biologie, 1878 S. 498 zeigte, daſs dies
nicht der Fall ist. Als derselbe 2l verdünnten
Harn und 7l,51 Wasser durch ein Eisenschwammfilter
gab, erhielt er statt 16g,325 Stickstoff und 40g Rückstand nur 15g,816 Stickstoff und 39g,821 Rückstand,
so daſs durch die Filtration nur 3 Proc. Stickstoff und 0,4 Proc. Rückstand
zurückgehalten waren. Bei einem zweiten Versuche mit 4l Harn und 5l Wasser wurden nur 1,6
Proc. Stickstoff zurückgehalten; gleich ungünstige Ergebnisse wurden erhalten mit
Lösungen von Eiweiſs und Zucker. Fauliger Geruch wurde nicht entfernt, Blei nur
mangelhaft; das Filtrat enthielt Eisen, trotz des angewendeten Braunsteins aber
weder Ammoniak, noch Nitrate oder Nitrite.
Dieser scheinbare Widerspruch zwischen den letzten Versuchen und denen der englischen
Commission erklärt sich nach F. FischerChemische Technologie des Wassers, (Braunschweig
1880) S. 196.aus den verschiedenen Versuchsbedingungen. Die im
Wasser enthaltenen Fäulnſsstoffe können bei der Filtration doch nur dadurch
verringert werden, daſs diese Stoffe absorbirt oder oxydirt werden. Die
Absorptionsfähigkeit der Filterstoffe ist aber mit Ausnahme der Knochenkohle nur
gering, eine Oxydation, wie sie im Boden stattfindet, ist aber nur bei reichlichem
Zutritt des atmosphärischen Sauerstoffes möglich. Bleibt aber die Filterschicht
fortwährend mit Wasser bedeckt, wie dies für Eisenschwamm Bedingung ist, so kann nur
der im Wasser selbst gelöste Sauerstoff auf die organischen Stoffe übertragen
werden, also immerhin nur eine beschränkte Menge. Somit konnte von dem
verhältniſsmäſsig reinen Wasser, welches die englische Commission durch Eisen
filtrirte, ein höherer Procentsatz der faulenden Stoffe zerstört werden, von den
concentrirten Flüssigkeiten, welche Lewin anwendete,
aber nur wenig.
Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit einer häufigen Lüftung und Reinigung
sämmtlicher Hausfilter; geschieht diese nicht, so muſs das Wasser früher oder später
durch solche Filter verschlechtert werden, statt verbessert. Es sind ferner alle
Filter mit organischen Stoffen, wie Baumwolle, Filz, Wolle, Schwämmen, da diese die
Fäulniſs begünstigen, nicht zu empfehlen. Kohle und die Bischof'schen Filter können dagegen bei richtiger Behandlung ein Wasser
erheblich verbessern.
Für groſsen Bedarf kann nur die centrale Sandfiltration in Frage kommen, durch die
bei richtiger Behandlung das Wasser völlig geklärt und von einem Theil der
organischen Stoffe befreit wird. Ob aber durch alle diese Filtrationen ein durch
Auswurfstoffe inficirtes Wasser auch völlig unschädlich gemacht wird, bleibt
fraglich.