DE300318C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT,

Es ist bekannt, daß nicht nur Quarzsande und Kiese, sondern auch vulkanische Schlakken eine wasserreinigende Kraft besitzen, und es werden solche bereits zur Abwässerreinigung nach dem biologischen Verfahren verwendet, nicht aber zur Gewinnung einwandfreien Trinkwassers. Vorliegendes Verfahren ist daher, da es den Zwecken der Trinkwasserreinigung dient, von den Methoden der Abwässerreinigung dem Wesen nach gänzlich verschieden. Vielmehr soll das Verfahren ein Ersatz für die bisher übliche Trinkwasserfiltration über Sandfilter sein. Das hierbei verwendete Vulkanitmaterial ist einerseits verschieden nach Form, Beschaffenheit und Verwendungsart von den zur Abwässerreinigung benutzten vulkanischen Rohprodukten, andererseits den bisher zur Trinkwassergewinnung benutzten Quarzsanden wesentlich überlegen. Mit diesen letzteren ist es in bezug auf seine Wirkungsweise zu vergleichen (siehe unten folgende Vergleichsversuche).

Die vulkanischen Naturprodukte gestatteten bisher nicht eine Anwendung zur Bereitung keimfreien Trink- und Gebrauchswassers durch Filtration in lose aufgeschichteten Filterbetten nach Art der Sandfilter. Diesen Mangel behebt das vorliegende Verfahren in folgender Weise: Aus den besonders hierzu geeigneten Basaltlavaschlacken des Eifelgebietes werden zunächst feine und feinste Sande (von bisher nicht angewandter Kornfeinheit) sowie ein staubfeines Schlämmprodukt hergestellt, welche Stoffe des weiteren einem Waschverfahren unterworfen werden. Dadurch soll die hohe Porosität des zerkleinerten Materials völlig ' zugänglich gemacht werden. Dieses Ziel bei erwähntem Waschverfahren läßt sich sowohl durch Salzsäure- als auch durch Natriumkarbonat-Zusatz erreichen. Dadurch erhöht man erfahrungsgemäß beträchtlich die Filtrierkraft und die Filtrationsgeschwindigkeit. Die so aus dem Schlackenmaterial der Basaltlavavulkane gewonnenen Erzeugnisse bezeichnen wir als Vulkanit. Die Korngröße der verschiedenen Vulkanit-Sorten (I bis IV) entspricht, auf 1 qcm Siebfläche, nachfolgenden Maschenzahlen: Vulkanit I 600, II 900, III 2500, IV (Vulkanitschlamm) 5000.

Vulkanit I bis III sind also künstlich erzeugte Feinsande mit stufenweise abnehmender Korngröße. Solche Feinsande werden durch vorliegendes Verfahren zum erstenmal systematisch und unter vollem Aufschluß ihrer Porosität hergestellt und auf wissenschaftlicher Grundlage den Zwecken der Trinkwasserbereitung nutzbar gemacht. Das Verfahren verwendet nun diese Feinsande nicht nur für sich

allein, sondern erhöht die Filtrierkraft dadurch noch weiter erheblich/ daß den Feinsanden der Vulkanitschlamm in bestimmten Mischungsverhältnissen beigemengt wird. Vulkanit IV ist derartig feinkörnig, daß er nach den in der Petrographie geltenden Grundsätzen nicht mehr unter die Feinsande, sondern unter die Staubsande zu rechnen ist; wir bezeichnen ihn als Vulkanitschlamm. Der Zusatz des

ίο Vulkanitschlammes läßt sich prozentual aus.-drücken (z. B. enthält 25 prozentiger Vulkanit II ein Viertel Raumteil Vulkanitschlamm), wodurch stets eine genaue Abstufung von Filtrierkraft und Filtriergeschwindigkeit erreicht

j 5 wird.

Die Vulkaniterzeugnisse sind ein Filtriermaterial für lose aufgeschichtete Filterbetten, besonders für die Großfiltration, und weisen, den fast ausnahmslos üblichen Sandfiltern gegenüber wesentliche Fortschritte auf. Denn zunächst besitzt der nach unserem Verfahren gewonnene Vulkanit die Eigenschaft, daß jedes noch so kleine Körnchen eine mikroskopisch rauhe Oberfläche (infolge der Schlackennatur) besitzt, die durch die Vorbehandlung mit erwärmter Natriumkarbonatlösung bzw. einer verdünnten Salzsäurelösung in vollstem Maße zur Geltung gebracht ist. Ein Vulkanitkorn bietet also eine größere filtrierende Nutzfläche als ein gleich großes Sandkorn. Diese rauhporöse Oberfläche selbst der feinsten Körn- chen ist ferner die Ursache, daß die Filtrationsgeschwindigkeit größer ist als bei Feinsandschichten von gleicher Korngröße. Näm-Hch die Quarzkörner besitzen, wenn man sie auf gleiche Größe wie Vulkanitsand bringt, infolge der mineralogischen Eigenschaften des Quarzes (Splittrigkeit, Härte) vorwiegend ganz glatte, sozusagen glasartige Bruchflächen.

Solche Quarzkörner legen sich mit ihrer glatten Oberfläche platt aneinander, was die Filtrationsgeschwindigkeit außerordentlich verzögert. Die Überlegenheit des Vulkanitmaterials gegenüber dem Quarz kommt ferner noch darin zum Ausdruck, daß selbst der . staubfeine Vulkanitschlamm, dessen Zusatz für die Filtration sehr günstig ist, noch verhältnismäßig große Filtrationsgeschwindigkeit ergibt. Demgegenüber hat die Praxis in der Sandfiltration gelehrt, daß man in dem Korndurchmesser der in den Sandfiltern eigentlich nur allein entkeimend wirkenden Feinsandschicht nicht unter 0,5 mm Korngröße herabgehen soll und sich in der Regel dazu eines Sandes von ι mm Korngröße bedient.

Vulkanit arbeitet dagegen selbst in den oben angegebenen äußerst geringen Korngrößen noch mit hinreichender Filtrationsgeschwindigkeit.

Infolge der höheren Filtrierkraft des VuI-känitmaterials wird mit einer weit geringeren Mächtigkeit der filtrierenden Schicht dieselbe Wirkung erreicht als bei einer wesentlich höheren Sandschicht, oder aber bei gleicher Schichtmächtigkeit ist die Sicherheit, ein von pathogenen Keimen freies Wasser zu erhalten, bei' dem Vulkanitfilter bedeutend größer.

Das Zurückhalten der Bakterien wird außerdem noch dadurch gefördert, daß die Bei- mengung des Vulkanitschlammes die Bildung der bei der Entkeimung so wichtigen Filterhaut unterstützt, indem jener Schlamm die Zwischenräume zwischen den Feinsandkörnern ausfüllt und der zu bildenden Filterhaut gewissermaßen eine dichte Unterlage bietet. Aus demselben Grunde wird dadurch das bei den Sandfiltern nicht selten .bemerkte Zerreißen der Filterhaut weit sicherer verhindert.

Noch ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Vulkaniterzeugnisse stets in völliger Reinheit und von genau gleicher Korngröße und Zusammensetzung und damit von bereits bekannter und erprobter Filtrierkraft und Filtrationsgeschwindigkeit geliefert werden können. Infolgedessen wird der Aufbau sicher arbeitender Filter schon von vornherein gewährleistet und erleichert.

Daher stellt sich der Aufbau einer Vulkanitfilteranlage, z. B. für Großfiltration, nicht nur go sicherer, sondern auch erheblich einfacher dar, schon deshalb, weil die Gesamthöhe der aufzubauenden Schichten sich bei den Vulkanitfiltern um ¹J₂ bis V₃ verringert. Der Grund hierfür ist neben der schon erläuterten höheren absoluten Filtrierkraft des Materials selbst die Tatsache, daß der aus grobem Sand und Kies bestehende Unterbau unter der eigentlich filtrierenden Sandschicht, welcher selbst kaum Filtrierkraft hat, wegfällt. Dafür ge- \_Oo langt, ohne die Durchlaufsgeschwindigkeit zu stark zu hemmen, Vulkanit zur Anwendung (siehe die unten folgende. Beschreibung), der selbst nochmals stark nitriert und gewissermaßen eine Nachfiltration bewirkt, die bei i_o5 dem üblichen Aufbau der Sandfilter (z. B. nach v. Esmarch) nicht eintritt.

Schon Vergleichsversuche, -die unter sonst völlig gleichen Arbeitsbedingungen in Glasröhren mit Wasser derselben Herkunft angestellt werden, bei denen es also nicht auf die absolute, sondern nur auf die relative Keimentfernung ankommt, zeigen die überlegene Wirkung des Vulkanitmaterials nicht nur in bezug auf die Entkeimung, sondern auch auf ₁₅₁g die bei gleicher Schichtung und Körngröße erzielte Durchlaufsgeschwindigkeit. Die Keimzahl aus dem Filtrat solcher Vergleichsfilter

ist wie üblich zu bestimmen (vgl. Tillmanns, Wasserreinigung, 1912, Seite 9, Absatz 3). Als Beispiel sei folgender Vergleiclisversuch angeführt: ' ,

I. Filter aufbau von unten nach oben:

	Quarzsandfilter	Vulkanithlter
I.	Rheinschotter	Lavastückchen
2.	Normalquarzsand	Rohvulkanit
	(ι mm Korngröße)	(1 mm Korngröße)
3·	Ouarzsand I	Vulkanit I
4- 5-	- II	II I
6.	- II	II
η.	III, vermischt mit	III, vermischt mit 50 Pro
	50 Prozent Ouarzschlamm	zent Vulkanitschlamm

II. Prüfungsbefund:

Ergiebigkeit (entsprechend der Durchlaufsgeschwindigkeit) in einer Stunde:

Quarzsandfilter. .' 1480 ecm

Vulkanitfilter 1800 -

Zahl der entwicklungsfähigen Keime in ι ecm:

Quarzsandfilter 30480

Vulkanitfilter :..... 1700

Rohwasser 600 000.

Schichthöhe 5 cm 5 -

10 -

20 -

5 -■

5 -·

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Entkeimung' von Trinkwasser mittels Filtrierung über abgestufte Schichten von zunehmender Korngröße des Filtermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man als Filtermaterial Vulkanit, d. h. eigens dazu bearbeitete basaltische Lavaschlackensande, welche zuvor zweckmäßig mit verdünnter Natriumkarbonat- oder Salzsäurelösung behandelt wurden, verwendet und die oberste Schicht ganz oder zum größten Teil aus feinstem Vulkanitschlamm von etwa 0,02 qmm Korn- · querschnitt und darunter zusammensetzt.