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Reinigung
des
Wassers. Die
Reinigung des zu Versorgungszwecken dienenden
Wassers kann eine mechanische
oder chemische sein. Erstere kommt am meisten vor und erfolgt durch
Ablagerung und Filterung. Eine vollständige
Beseitigung aller mechanisch beigemengten
Stoffe kann auf dem Wege der
Ablagerung allein niemals erfolgen; diese ist vielmehr
als eine Vorstufe der Filterung zu betrachten, wenngleich viele amerik. und selbst noch einzelne engl.
Städte sich mit dem durch
Ablagerung gereinigten Wasser begnügen und die weitere
Reinigung den Hausfiltern
überlassen, was jedoch vom hygieinischen Standpunkt nicht zu billigen ist. Die
Ablagerung oder mechan. Klärung erfolgt durch
Einführung
des Wassers in größere Behälter, in welchen dasselbe eine Zeit lang in Ruhe verbleibt oder durch welche es
mit sehr geringer
Geschwindigkeit hindurchfließt.
Die beste
Reinigungsart für große Wassermengen besteht in der Anwendung von Sandfiltern (Kiesfiltern).
Diese werden in der Hauptsache gebildet aus einer wagerecht gelagerten, 0,5 bis 1,0 m starken Schicht von ziemlich feinem
Sande (am besten von 0,3 bis 0,6
mm Durchmesser), unter welcher mehrere immer gröber werdende Kiesschichten von zusammen
0,3 bis 0,6 m
Stärke
[* 2] liegen. Die Durchgangskanäle
des feinen Sandes sind sehr enge und halten alle sie
an
Größe übertreffenden Körper zurück.
Dadurch bildet sich alsbald eine aus den schwebenden organischen und unorganischen Beimengungen
des Wassers bestehende
Decke,
[* 3] deren Poren so fein sind, daß auch die kleinsten
Teile zurückgehalten werden. Erst nach
Bildung dieser
im eigentlichen
Sinne filtrierenden Schicht ist das Filter geeignet zur Gewinnung völlig reinen, «blanken»,
nahezu bakterienfreien
Wassers, während es bis dahin ein mehr oder weniger trübes Produkt lieferte. Bei sinkstoffhaltigem
Flußwasser bildet sich jene hautartige
Decke, die «Filterhaut», oft schon nach wenigen
Stunden, bei klarem Seewasser
sind manchmal Wochen dazu erforderlich. Damit nun der unter der
Haut
[* 4] liegende Sand nicht verunreinigt werde, ist es notwendig,
vor dem
Anlassen eines Filters dasselbe von unten heraus bis etwas über die Höhe der Sandschicht mit reinem
¶
mehr
Wasser zu füllen und mit dem Beginne der Filterung so lange zu warten, bis jene Schicht sich aus dem aufgebrachten trüben Wasser ausgeschieden hat. Durch die fortwährend neu hinzukommenden Stoffe wird die Filterhaut, bei deren Bildung und Wirksamkeit nach den neuern Untersuchungen übrigens Bakterien wesentlich beteiligt sind, immer stärker und undurchlässiger, bis sie schließlich entfernt werden muß. Bis zu diesem Zeitpunkte wächst auch die Druckhöhe, welche erforderlich ist, um eine bestimmte Wassermenge durch die Poren der Haut hindurchzuführen.
Überschreitet die Geschwindigkeit, mit der dieses geschieht (die sog. Arbeitsgeschwindigkeit
des Filters),
eine bestimmte Grenze, so werden kleine Schmutzteilchen der Haut mitgerissen und das Wasser ist nicht
mehr völlig rein. Je
des Filter muß also eine Vorrichtung besitzen, um die Druckhöhe, welche zur Hervorbringung der Arbeitsgeschwindigkeit
erforderlich ist, regulieren zu können; dieselbe ist in der Regulierungskammer untergebracht und besteht im wesentlichen
aus einem Abflußventil,
dessen Durchgangsöffnung vergrößert oder verkleinert werden kann.
Die Arbeitsgeschwindigkeit ist um so geringer, je kleiner die im Wasser schwebenden Teilchen sind. Sie beträgt z. B. bei dem Elbwasser der Altonaer und Hamburger Filter nur 1,5, bei dem Wasser des Tegeler Sees (Berliner [* 6] Wasserwerke) 3 m, bei dem reinen Wasser der Newa in Petersburg [* 7] 5–6 m innerhalb 24 Stunden und ist bei dem Wasser des Züricher Sees noch etwas größer. Bei der Mehrzahl der deutschen Filteranlagen liegt die Grenze etwa bei 2,4 m pro Tag oder 0,1 m in 1 Stunde.
Die Dauer vom ersten Anlassen des Filters bis dahin, daß dasselbe wegen zu großer Undurchlässigkeit der Haut außer Betrieb
gesetzt werden muß, schwankt zwischen 6 und 80 Tagen, je nach Beschaffenheit des Roh
wassers, der Jahreszeit
und der Bauart des Filters. Nach Ablauf
[* 8] dieser Zeit wird die Haut mit der darüber liegenden 1,5–3 cm starken Sandschicht
durch flache Schaufeln entfernt und das Filter nach Bildung einer neuen Haut, welche durch Auflassen künstlich
getrübten
Wassers gefördert wird, wieder in Betrieb genommen.
Eine einheitliche Regelung des Betriebes der bei den deutschen Wasserwerken befindlichen Filter wird herbeigeführt durch
die Bestimmungen des kaiserl. Gesundheitsamtes vom J. 1894, durch welche regelmäßige bakteriologische
Untersuchungen des gefilterten
Wassers angeordnet werden, über deren Befund vierteljährlich Bericht zu erstatten ist.
Von der Vorschrift einer bestimmten Arbeitsgeschwindigkeit und der Maximalzahl der im gefilterten Wasser zulässigen Keime
ist zwar abgesehen; doch bleibt es vorbehalten, besondere Anordnungen treffen, wenn die bakteriologischen Befunde hierzu Anlaß
geben sollten.
In der Regel wird bei gut gefiltertem Wasser die Zahl von 60 bis 100 Keimen in 1 ccm nicht überschritten, während sie im Rohwasser oft das hundertfache und mehr beträgt; es werden demnach 99 Proz. und mehr ausgeschieden. Die Stärke der Sandschicht soll nach jenen Bestimmungen niemals unter 30 cm sinken, weil die Ablagerung der Schmutzstoffe und die Ansiedelung der Bakterien sich bis zu einer gewissen Tiefe fortsetzt, die untern «Stützschichten» aber unter allen Umständen rein gehalten werden müssen.
Die Filter sind entweder offen oder überdeckt. Erstere eignen sich mehr für Gegenden mit mildem Winter, weil eine starke Eisdecke dem Betriebe sehr lästig ist. Im heißen Sommer wird die Wirksamkeit offener Filter leicht durch Algenbildung beeinträchtigt, während die Erwärmung nur wenig größer ist als bei Filtern mit Überdeckung. Letztere erfolgt am besten durch Gewölbe [* 9] mit darüber liegender Erdschicht von 0,5 bis 0,8 m Stärke; die Gewölbehöhe ist so zu bemessen, daß die Abschälung der Filterhaut ohne Schwierigkeit stattfinden kann.
Das Tageslicht fällt durch mit Glasplatten abgedeckte Schächte.
[* 5]
Fig. 3 der Taf. II zeigt den Querschnitt
eines überwölbten Filters; außerdem findet auch wohl (zweckmäßig in Gegenden mit heißen Sommern und milden Wintern)
eine Überdachung der Filter statt, welche sich billiger stellt als eine Überwölbung. Besonderes Gewicht ist auf Dichtigkeit
des Bodens und der Seitenwandungen zu legen, damit kein Wasserverlust stattfinde. Der
Wasserstand über
der Sandschicht muß der größten Druckhöhe des Filters entsprechen und beträgt 0,5 –1,2 m.
Versuche, statt des Sandes oder neben demselben Knochenkohle oder Eisenschwamm zu verwenden, haben nur teilweise Erfolg gehabt. Dagegen scheint sich ein Verfahren von F. Fischer in Worms [* 10] zu bewähren, nach welchem das Wasser durch 10 cm starke Platten aus künstlich hergestellter sandsteinartiger Masse (Filterstein) gefiltert wird, wodurch eine erhebliche Raumersparnis eintritt. Die in Nordamerika [* 11] vielfach gebräuchlichen Warren- und Torrentfilter, bei welchen das Wasser unter stärkerm Druck durch Sand getrieben wird, sind gleichfalls raumersparend, liefern jedoch nur teilweise gereinigtes Wasser. Zu erwähnen ist auch das Verfahren von Anderson, bei welchem das zu reinigende Wasser in einer Trommel mit Eisenstücken geschüttelt wird. Dadurch nimmt es Eisen [* 12] auf, welches sich bei Zuführung von Luft ausscheidet und einen Teil der organischen Stoffe mit zu Boden reißt, so daß die Filterung mit größerer Geschwindigkeit vorgenommen werden kann, und bessere Ergebnisse aufweist.
Zu der
Reinigung auf chemischem Wege gehört der Zusatz von Kalkmilch (nach Clarke) bei zu hartem Wasser. Der in demselben
vorhandene lösliche doppeltkohlensaure Kalk bildet sich dadurch zu unlöslichem kohlensaurem Kalk um, der durch Fällung
ausgeschieden wird; das Verfahren ist in einigen engl. Städten, beispielsweise in Southampton, in Anwendung.
Der Zusatz von Alaun
[* 13] (Groningen) und Aluminiumsulfat (Schiedam) bewirkt eine Aufsaugung des Farbstoffes bei moorigem Wasser
und bessere Ausscheidung organischer Stoffe bei der Filterung; auf einem ähnlichen Vorgang beruht das Verfahren von Hyatt.
Eine Lüftung des
Wassers mittels Regenfalls (nach Oesten) oder Rieselung über Koks (nach Piefke) oder
über Kies bewirkt die Umwandlung der im Wasser befindlichen löslichen Eisensalze in unlösliches Eisenoxyd, welches durch
Fällung ausgeschieden wird («Enteisenung» des
Wassers). Bei sämtlichen
Verfahren ist nachträgliche Filterung zur Entfernung der gebildeten Sedimente erforderlich, so daß genau genommen,
stets eine Kombination eines chem. Verfahrens mit der Filterung vorliegt. (S. auch Wasserreinigung.)