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Verfahren zur Wiederbelebung von durch Dechlorierung von Trinkwasser
erschöpfter aktiver Kohle Bei der Entkeimung von Trinkwasser durch Chlor oder aktives
Chlor enthaltende Chemikalien ist man stets bemüht, die Menge des Chlors so zu dosieren,
daß nach erfolgter Chlorierung für einige Zeit ein kleiner überschuß von aktivem
Chlor im Wasser chemisch nachweisbar bleibt. Nur wenn nach der Oxydation der im
Wasser enthaltenen Verbindungen durch die Hauptmenge des zugefügten Chlors ein solcher
kleiner Überschuß verbleibt, kann mit Sicherheit darauf gerechnet werden, daß die
krankheitserregenden Keime hinreichend vollständig abgetötet wenden. Anderseits
kann der Überschuß an Chlor nicht beliebig hoch bemessen werden, weil ein größerer
Gehalt an freiem Chlor dem Wasser einen lästigen Geschmack verleiht. Man ist daher
im allgemeinen bemüht, die Chlorierung so zu bemessen, daß der ursprünglich nach
der Wasserreinigung nachweisbare Gehalt an freiem Chlor auf dem Wege des Wassers
bis zum Verbraucher wieder aufgezehrt wird.
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Dieses Verfahren setzt eine peinliche Kontrolle des Chlorbedarfs und
der Chlorierung des Wassers voraus. Erfahrungsgemäß ist der Gehalt an Chlor bindenden
undChlor zerstörenden Stoffen im natürlichen Trinkwasser erheblichen Schwankungen
unterworfen. Diesen Schwankungen muß die Chlorgabe peinlichst angepaßt werden. Anderseits
würde bei zu geringer Chlordosierung leicht eine zu geringe Wirkung erzielt werden
bzw. der bakteriologische Erfolg ein unzureichender werden. Sinkt hingegen. der
Chlorbedarf des Wassers, so muß die Chlorgabe gedrosselt werden, um der Entstehung
eines zu großen und daher üblen Geschmack bedingenden Überschusses vorzubeugen.
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Die erwähnten Umstände bedingen eine Verteuerung und Erschwerung der
Wasserwerkskontrolle, ohne daß es indessen in allen Fällen möglich sein wird, die
Chlorierung dem wechselnden Chlorbedarf des Wassers mit genügender Geschwindigkeit
anzupassen.
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Man ist daher dazu übergegangen, die Chlorierung grundsätzlich so
stark zu bemessen, daß in allen Fällen, auch bei erheblichen Schwankungen der Chlorbedarfszahlen
nach oben, ein Überschuß von Chlor mit Sicherheit verbleibt. Der so entstehende
Überschuß soll alsdann durch selbsttätig wirkende Mittel in unschädlicher Form überführt
werden. Als solches Mittel hat man Filter mit körnigerAktivkohle vorgeschlagen.
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Durch die Berührung mit der Aktivkohle wird dabei das Chlor des chlorhaltigen
Trinkwassers durch die katalytische Wirkung der
Aktivkohle zerstört.
Der stattfindende Vorgang wird durch die Gleichung 2Cl2+2H20+C-4HCl+C02 erläutert.
Indessen ergibt sich als Nachteil dieses an sich so zweckmäßigen und einfachen Verfahrens,
daß die katalytisch dechlorierende Wirkung der Aktivkohle verhältnismäßig rasch
erlahmt. Da die benötigte Menge der Kohle, bezogen auf das durchströmende Wasser,
eine nicht unerhebliche ist, würde sich das Verfahren vollkommen unökonomisch gestalten,
wenn es nicht gelingt, die Aktivität der Kohle zur Dechlorierung wiederherzustellen.
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Auch hierfür sind bereits allerlei Mittel vorgeschlagen worden. Man
hat die erschöpfte Kohle gedämpft, mit heißem Wasser gewaschen, mit Salzsäure gekocht
o. dgl. und glaubte, dabei auch einen gewissen Regenerationseffekt festgestellt
zu haben. Die nähere Prüfung dieser bisher angegebenen Verfahren zeigt jedoch, daß
es sich nur um Scheinerfolge von kurzfristiger, wenige Stunden währender Dauer handelt
und daß die Filterleistung durch alle diese Mittel nicht mehr gebessert wird, als
wenn man das Filter einige Stunden außer Benutzung stehenläßt.
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Im Gegensatz zu diesem unzulänglichen Verfahren ist das nachfolgend
beschriebene Verfahren in der Lage, die Kohle nach längerer Gebrauchsdauer, während
deren sie den größten Teil ihrer dechlorierenden Kraft verloren hat, annähernd wieder
auf - ihre Frischleistung zurückzubringen. Zu diesem Zweck hat man die Kohle in
erschöpftem Zustand einer Behandlung mit verdünnten alkalischen Lösungen, z. B.
Sodalösung, Natronlauge o. dgl., zweckmäßig in heißem Zustand und unter Rühren zu
unterwerfen. Es ist durchaus überraschend, daß gerade diese Maßnahme zum Erfolg
führt. Die Mehrzahl der natürlichen Wässer, die zur Behandlung kommen, ist alkalisch
und durch eine mehr oder minder große Carbonathärte gekennzeichnet. Hieran ändert
auch die Chlorierung des Wassers nichts, selbst dann nicht, wenn sie um ein Vielfaches
stärker durchgeführt wird, als für Trinkwasser üblich. Es gelingt im allgemeinen
nicht, einen Unterschied im Alkalitätsgrad des Wassers vor der Chlorierung und nach
der Chlorierung festzustellen. Ebensowenig ändert sich der Alkalitätsgrad des Wassers
in dem dechlorierenden Kohlefilter. Diese Feststellung hat bisher alle Fachleute,
die sich mit dem Gegenstand beschäftigen, zu der Annahme geführt, daß die bei der
Dechlorierung entstehende Salzsäure vollkommen durch die natürliche Carbonathärte
neutralisiert wird. Ein Beispiel möge das Verfahren erläutern: Durch eine 35 cm
hohe Schicht von 3 bis 4 mm groben Aktivkohlekörnern strömt ein Wasserstrom mit
0,25 mg freiem Chlor pro Liter und einer linearen Geschwindigkeit von o,3
cm/Sek. In dem ablaufenden Wasser finden sich nur noch etwa 15 °% des eingeführten
freien Chlors. Durch entsprechende Erhöhung der Schichthöhe kann der Gehalt an freiem
Chlor auf jeden beliebigen niedrigen Betrag herabgedrückt werden. Nach einigen Tagen
beginnt die Dechlorierung nachzulassen, und nach zwei bis drei Wochen treten bereits
6o % des eingeführten Chlors hindurch. Unterwirft man nun die Kohle einer mehrstündigen
Behandlung mit 5 °/oiger Sodalösung, beispielsweise durch Umwälzen in bekannten
Filtern mit Dampfrührung, und wäscht die Kohle alsdann von anhaftender Sodalösung
so lange nach, bis das Waschwasser nicht mehr alkalisch ist, so wird die Kohle derart
weitgehend regeneriert, daß sie wiederum in 35 cm hoher Schicht und unter sonst
gleichen Bedingungen praktisch die gleiche Wirkung zeigt wie im Anfang. Die Dechlorierungsleistung
sinkt alsdann wieder wie bei der ersten Benutzung. Das Verfahren kann beliebig oft
wiederholt werden.
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Das Verfahren kann nicht verglichen werden mit einem bekannten Vorschlag,
der dahin- geht, Wasser in Gegenwart aktiver Kohle zu chlorieren und die hierbei
unwirksam gewordene Kohle durch Glühen oder durch Behandeln - mit starken Säuren
oder Alkalien wieder aktiv zu machen. Die Erschöpfung der Kohle wird bei diesem
bekannten Verfahren auf Adsorptionsleistungen der Kohle zurückgeführt, und die Behandlung
durch Glühen bzw. mit starken Säuren oder Alkalien läuft im Gegensatz zum erfindungsgemäßen
Verfahren, das einen Regenerationsprozeß betrifft, auf einen Aktivierungsprozeß
hinaus, Es war auch bereits bekannt, aktiven Kohlen, welche zur Reinigung oder Entfärbung
von Lösungen, insbesondere von Zuckerlösungen, gedient haben, ihre adsorptive Wirksamkeit
durch eine Alkalibehandlung - auch durch Kochen mit Alkalien -wieder zu verleihen.
Die Kohle dient in diesen Fällen zur Adsorption der Verunreinigungen und Farbstoffe
und belädt sich schließlich so sehr mit diesen Fremdstoffen, daß sie zur weiteren
Aufnahme nicht mehr fähig wird. Die alkalische Behandlung dient dann zur Auflösung
der störenden Fremdstoffe und stellt dadurch die adsorptive Wirksamkeit der erschöpften.Kohlen
in dem Maße wieder her, als sie eine Beseitigung der Fremdstoffe bewirkt.
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Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei
dem vorliegenden
Verfahren nicht um adsorptive, sondern um katalytische Leistungen der Kohle. Eine
Anhäufung von Fremdstoffen findet in der Kohle nicht statt und bildet daher auch
nicht die Ursache ihrer Erschöpfung. Es konnte nicht vorausgesehen werden, daß die
Behandlung mit verdünnten alkalischen Lösungen bei den zur Dechlorierung benutzten
aktiven Kohlen zum Erfolg führt, weil das Alkali hier gar nicht imstande ist, jene
Aufgabe zu erfüllen, die es bei den adsorptiv erschöpften Kohlen leistet. Dies ergibt
sich auch daraus, daß beispielsweise die bei adsorptiv erschöpften Kohlen benutzte
Säureregenerierung für die Wiederherstellung der Dechlorierungskraft von Aktivkohlen
versagt.