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Verfahren zur Sterilisation von Wasser Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Sterilisation von Wasser, das für Zwecke aller Art Verwendung
finden soll. Bei dem ungeheueren Reichtum fast jedes Wassers an Organismen der Mikroflora
und -fauna, wie Algen, Bakterien, Pilzen, Protozoen usw., und an kleinen höheren
Lebewesen, wie Muscheln, Cyclops oder deren Eiern, Fischen oder deren Laich usw.,
sind die verschiedenartigsten Mittel vorgeschlagen worden, um alle Keime abzutöten
und jede Weiterentwicklung von Lebewesen zu verhüten, um der Verschlammung, der
Geruchsbelästigung durch Fäulniserreger, der Übertragung von Krankheiten oder der
Zerstörung von Rohrleitungen oder von anderen in solchem Wasser befindlichen Gegenständen
vorzubeugen.
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In diesem Zusammenhange sind als bekannte Mittel zur Sterilisation
des Wassers zu erwähnen Elektrolyse, Elektroosmose, Ultraviolettbestrahlung, Behandlung
mit Ozon, Kaliumpermanganat, Wasserstoffsuperoxyd - gegebenenfalls unter Ansäuern
und nachträglicher Neutralisation -, die Anwendung von Jod, Brom, Hypochloriten,
Chlor usw.
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Zur Beseitigung von Algen ist es weiterhin vorgeschlagen worden, das
Wasser mit alkalischen Mitteln zwecks Entfernung der . zum Wachstum der Algen notwendigen
Kohlensäure zu behandeln oder das Wasser anzusäuern; auch ist die Beseitigung von
Algen durch Anwendung von Kupfersalzen bekannt.
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Zu Badezwecken wird in Hallenbädern das Wasser in üblicher Weise mittels
Chlors, Ozons oder Luftsauerstoffs behandelt und unter Filtration umgewälzt. Die
Chlorung bringt als großen Nachteil die außerordentlich störende Geruchsbelästigung
mit sich. Als weitere schädliche Folgen ergeben sich hierbei, daß z. B bei gechlorten
Badewässern Hautreizungen bei den Badenden auftreten können und in geschlossenen
Räumen Farbe und Putz der Gebäude sehr stark korrodiert werden.
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Gechlortes Wasser läßt sich freilich durch Filtration über oberflächenaktive
Stoffe., wie Kohle, entchloren, so daß die erwähnten Mißstände in Wegfall kommen;
dem einwandfrei sterilen Wasser, das alsdann dem Schwimmbecken zugeführt wird, lassen
sich als Schutzmittel gegen eine Neuinfektion bei der Benutzung des Badewassers
zwar bekannte Desinfektionsmittel zusetzen oder gegebenenfalls unter Ausnutzung
des Chlorüberschusses vor der Entchlorung im Wasser selbst erzeugen, doch ist die
Trübung des Wassers durch stärkere Anreicherung organischer, nicht organisierter
Stoffe in der Hauptbadezeit auf diese Weise nicht zu verhüten.
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Man hat auch das hohe Sterilisationsvermögen oligodynamisch wirkender
Metalle, wie Kupfer, Silber o. dgl., zu Zwecken der Badewasserbehandlung angewendet,
indem man entweder das Wasser über kupferhaltige Kohle filtrierte oder in Verbindung
mit Chlor nach dem sog. Chlorkupferungs- oder Chlorsüberungsverfahren behandelte.
Wenn es auch bei der kombinierten Anwendung von Chlor und Kupfer gelingt, den Chlorverbrauch
herabzusetzen, so werden wirtschaftliche
Vorteile dabei nicht erzielt.
Vor allem aber wird die keimtötende Kraft der metallischen Sterilisationsmittel
bei weitem nicht ausgenutzt, weil die Metalle, zumal wenn sie in höheren Dosen angewendet
werden sollten, durch die im Gebrauchswasser vorhandenen Salze bzw. durch Hydrolyse
sehr schnell in Form von unlöslichen Verbindungen, wie Hydroxyden, Carbonaten, basischen
Carbonaten, Phosphaten o. dgl., ausgeschieden und unwirksam gemacht werden. So ist
z. B. festgestellt worden, daß sich aus einem Leitungswasser, dessen Wasserstoffionenkonzentration
ptf 8,.3
entsprach, schon bei einem Zusatz von i,o mg Kupfer je Liter nach
24 Stunden an der Oberfläche ein dünner Belag von Kupferhydroxyd ausscheidet. Angaben
darüber, daß die bakterizide Wirkung von Kupfermengen bis 2 mg Kupfer im Liter gering
und nicht anhaltend ist, so daß bald erneutes Wachstum der Bakterien usw. einsetzt,
sind in die Fachliteratur übergegangen.
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Alle Übelstände der bisher bekanntgewordenen Verfahren werden nach
der Erfindung in einfachster und wirksamster Weise behoben. Das Neue besteht darin,
daß die natürliche Alkalität des Wassers berücksichtigt wird. Die H-Ionenkonzentration
normaler Wässer beträgt etwa pH . B. Wird erfindungsgemäß durch geringen Zusatz
irgendwelcher Säuren dieses Verhältnis bis über den Neutralitätspunkt hinaus verschoben,
etwa bis PH . 5, so findet beispielsweise eine Ausfällung des zugesetzten Kupfersalzes
nicht mehr statt bzw. gehen bei Anwendung der entsprechenden Metalle Ionen in Lösung,
die eine Sterilisation des Wassers bewirken; bei der letzterwähnten Ausführungsform
ist selbstverständlich darauf zu achten, daß die Säure nicht durch das Metall, z.
B. Kupfer, gänzlich neutralisiert wird, sondern daß eine Metallsalzlösung von geeignetem
Säuregrad anfällt, die die erforderliche Ansäuerung des Wassers hervorzubringen
vermag. Die Azidität und der Metallgehalt des Wassers bleiben dauernd erhalten und
damit auch das Sterilisationsvermögen, sofern nicht durch alkalisch oder puffernd
wirkende Zusätze, namentlich Verunreinigungen - wie z. B. bei Anwendung des Verfahrens
in Schwimmbädern Urin - die H-Ionenkonzentration nach der alkalischen Seite verschoben
wird.
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Die Vorzüge des neuen Verfahrens bei seiner Anwendung in Hallenschwimmbädern
sind zunächst einmal ganz offensichtlich: Mangel jeder Geruchsbelästigung und Ausschaltung
jeder ätzenden Wirkung auf die menschliche Haut. Ebensowenig kann eine Korrosion
an Farbe und Putz von Badehallen Platz greifen. Da außerdem die ganze Flüssigkeit
desinfizierend wirkt und die keimtötende Kraft der Metalle ungestört entfaltet wird,
kommt auch das Sterilisationsvermögen beispielsweise von Kupfer-, Silberverbindungen
voll zur Geltung, so daß auch Organismen, wie Algen, die bei der Chlorung nicht
oder nur wenig in ihrem Wachstum gehemmt werden, abgetötet werden.
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Die gewählte pH-Konzentration hält bei der Anwendung des Verfahrens
in Schwimmbädern an sich schon weitgehend etwaige Trübungen des Wassers hintan,
da die meist alkalisch reagierende organische Substanz in dem angesäuerten Wasser
nicht ausfällt. `'Wird aber - sei es durch Zusatz von Frischwasser, sei es durch
Urin -eine teilweise Alkalisierung herbeigeführt, so wird die Hauptmenge der alkalisch
reagierenden organischen Substanz, die inzwischen zum Teil in Metallverbindungen
übergegangen ist, ausgeschieden und bei der ohnedies nötigen ständigen M'asserumwälzung
im Filter abgefangen.
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Die folgenden, unter Verwendung der besonders widerstandsfähigen Kolibazillen
durchgeführten Vergleichsversuche belegen zahlenmäßig die Wirksamkeit des Verfahrens:
In fünf sterile Erlenmeyerkolben von 30o ccm Inhalt wurden Zoo ccm mit Kolikeimen
infiziertes Wasser eingefüllt. Die einzelnen Proben wurden mit Säure bzw. Kupfersulfat
wie folgt versetzt: i. Zoo ccm infiziertes Wasser ohne Zusatz als Kontrolle, 2.
200 ccm infiziertes Wasser, dazu H, SO,
bis pfi 5,2, 3. Zoo ccm infiziertes
Wasser, dazu i,o mg Cu = 5 mg Cu im Liter, 4. Zoo ccm infiziertes Wasser, dazu H2
SO, bis PH 5,2 und i,o mg Cu = 5 mg Cu im Liter, 5. Zoo ccm infiziertes Wasser,
dazu H, SO, bis PH 5,2 und 2 mg Cu = io mg Cu im Liter. Versuchstemperatur
19,4 Grad.
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Keimzahl geprüft nach 7 und nach 23 Stunden. Es wurden folgende Keimzahlen
pro Kubikzentimeter erhalten:
| nach 7 Std. a b 23 Std. a b |
| 1. 312000 100,0 0,0 298000 95,5 4,5 |
| 294000 94,2 5,8 221 ooo 71,1 28,9 |
| 3. 211 ooo 67,6 32,4 35450 11,3 88,7 |
| 4. 121000 38,2 61,2 23 0,0 ioo,o |
| 5. 17000 5,4 94,6 0 0,0 100,0 |
| a = noch lebende Keime in °/o der |
| b = abgetötete Keime Kontrolle. |
Das Wasser blieb vollkommen ohne Geruch und unangenehmen Geschmack. Als Nährboden
diente Gelatine nach 48 Stunden. Diese Versuche lassen insbesondere auch die Bedeutung
, des Faktors Zeit erkennen; genügen doch nach 4. bereits kleine Kupfermengen, um
bei längerer Einwirkung völlige Keimfreiheit zu erreichen und dauernd aufrechtzuerhalten,
während bei 3. - also in nichtsaurem Medium - nach 1 den oben mitgeteilten Beobachtungen
im .Laufe der Zeit infolge der Kupferausscheidung erneutes
Bakterienwachstum
zu befürchten ist. Als Säuren haben sich von anorganischen beispielsweise Schwefelsäure,
Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und von organischen solche wie Ameisensäure, Essigsäure
und ähnliche sowie Kombinationen derselben als verwendbar erwiesen. Von untersuchten
Metallen und Metallsalzen sind auch in vorliegendem Verfahren Kupfer und Silber
als besonders wirksam befunden worden. .
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Zumal bei Verwendung von Salzsäure zum Ansäuern zeigt sich das Verfahren
gegenüber den bekanntgewordenen, eingangs angeführten Verfahren als wirtschaftlich
überlegen. Kombinationen des vorliegenden Verfahrens mit bekannten Verfahren der
Wasserbehandlung bedingen eine erhebliche Verstärkung der Wirkungen der Verfahren
und wirken sich insbesondere in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhaft aus.
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Das Verfahren ist unter vorzugsweiser Berücksichtigung der Verwendung
des danach behandelten Wassers in Hallenbädern dargestellt worden, doch`läßt sich
das Verfahren auch dann anwenden, wenn das Wasser anderen Zwecken dienen soll, z.
B. bei der Gewinnung sterilen Wassers für die Bereitung von Limonaden und Fruchtwässern,
zur Herstellung einer Sterilisationsflüssigkeit zum Aufbewahren wissenschaftlicher,
insbesondere zoologischer Präparate, wobei Metallsalz in größeren Mengen angewendet
werden kann, oder bei der Beseitigung von Algen oder sonstigen Organismen in Abwässern
u. a. m. Wenn auch unter normalen Bedingungen Trinkwasser nicht nach vorliegendem
Verfahren sterilisiert zu werden braucht, so kann doch beim Auftreten von Seuchen,
wie Typhus, Cholera, Ruhr o. dgl., wobei es üblich ist, Wasser nur in abgekochtem
Zustand zu genießen, statt dessen die kombinierte Metall-Säure-Behandlung des Wassers
ohne weiteres Platz greifen, zumal ein derart sterilisiertes Wasser lange nicht
so fade schmeckt wie abgekochtes Wasser.
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Es ist bekannt, bei der Klärung von Wasser mittels löslicher, hydrolysierbarer
Salze, wie Aluminiumsulfat, das Wasser bis zur Erreichung des isoelektrischen Punktes
anzusäuern, um eine vollkommene Ausflockung der Hydroxyde bzw. um einen geringeren
Verbrauch an Fällmitteln zu erzielen. Nach vorliegendem Verfahren soll gerade die
Ausflockung von Hydrolysen- bzw. Umsetzungsprodukten der Salze vermieden werden.
Der. erforderliche Ansäuerungsgrad ist daher ein anderer als bei dem bekannten Verfahren.