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Abwässer

[23] Abwässer. Die aus Ansiedlungen jeder Art oder technischen Betrieben zum Abfluß gelangenden Wässer sind je nach ihrer Herkunft in ihrer Beschaffenheit, Zusammensetzung und Wirkung verschieden. Man unterscheidet sie zweckmäßig nach ihrer Zusammensetzung, und zwar, da sich hiernach ihre Wirkung richtet, nach dem Vorwiegen der organischen oder anorganischen Bestandteile. Zu den Wässern mit vorwiegend organischen Bestandteilen gehören die Abwässer aus Städten und allen sonstigen menschlichen Ansiedlungen, Schlachthäusern, Brauereien, Brennereien, Stärkefabriken, Zuckerfabriken, Molkereien, Margarinefabriken, Papierfabriken, Färbereien, Gerbereien, Leimfabriken u.a.m.; zu den Abwässern mit vorwiegend anorganischen Bestandteilen rechnen wir die flüssigen Abgänge aus Gasfabriken, Bergwerken, Salinen, Kaliwerken, Erzgewinnungsstätten, Drahtziehereien, Verzinkereien, Messinggießereien, chemischen Fabriken jeder Art und ähnlichen Betrieben. In manchen Fällen ist es möglich, die verunreinigenden Bestandteile in unschädliche Verbindungen überzuführen oder sie ganz zu entfernen, so daß sie unbedenklich dem Vorfluter zugeführt werden können. In anderen Fällen ist dieses nicht möglich und bleibt die Gefahr bestehen, daß die durch die Abwässer zugeführten Bestandteile auch nach der Einleitung in den Vorfluter noch in der einen oder anderen Richtung nachteilig wirken können. Diese nachteilige Wirkung liegt teils auf hygienischem Gebiet, teils in der Beeinflussung der Bodenbeschaffenheit und des Wachstums der Pflanzen; in ersterer Richtung wirken besonders die mit organischen Stoffen belasteten Abwässer, in letzterer Richtung die an anorganischen Bestandteilen reichen Wässer.

Die Abwässer aus menschlichen Ansiedlungen enthalten Haushaltungswässer, Spül- und Waschwässer, sehr oft auch Fäkalien, Straßenabflußwässer, Abwässer industrieller Betriebe, wie Gasfabriken, Brauereien u.s.w. Dazu kommt, daß diese verschiedenartigen Zuflüsse nicht immer gleichstark sind, vielmehr ihre Stärke und selbst ihre Zusammensetzung sogar in den einzelnen Tageszeiten sich ändern kann. Diese Abwässer sind meistens durch einen hohen Gehalt an stickstoffhaltigen organischen Stoffen ausgezeichnet, deren Fäulnis dem Wasser eine Beschaffenheit verleiht, die besonders in hygienischer Hinsicht und für Fischereizwecke bedenklich erscheinen kann, die aber für Boden und Pflanzen keine große Gefahr bedeutet. Dieses gilt ziemlich allgemein für alle Wässer mit zersetzungsfähigen, stickstoffhaltigen, organischen Stoffen und ist daher für diese Wässer besonders die Reinigung durch Berieselung geeignet oder, wo diese aus Mangel an geeignetem Boden nicht durchführbar ist, eine Reinigung durch die sogenannten[23] biologischen Verfahren zu erreichen. Es erübrigt sich hier, die obengenannten Wässer mit vorwiegend organischen Stoffen nach dieser Richtung im einzelnen zu besprechen; es sollen nur die Besonderheiten einzelner Wässer dieser Art noch besonders hervorgehoben werden. In dieser Hinsicht ist hervorzuheben, daß durch Abwässer aus Schlachthäusern, Abdeckereien, Leimfabriken, Anlagen der Textilindustrie Krankheitskeime übertragen werden können, so daß da, wo solche Wässer vorkommen, hierauf besonders Bedacht zu nehmen ist. In den Abwässern von Käsereien haben wir mit einem größeren Kochsalzgehalt zu rechnen. Abwässer aus Papierfabriken können Schwefelsäure, Chlorkalk und andere Chemikalien, Abwässer aus der Textilindustrie Soda u.s.w., Abwässer aus Färbereien Beizmittel verschiedener Art, Abwässer aus Gerbereien Aetzkalk, Schwefelarsen und andere Schwefelverbindungen, Abwässer der Fett- und Seifenindustrie Fettreste, Glyzerin, Laugen, Kochsalz und sonstige Chemikalien enthalten, die die Beurteilung dieser Abwässer komplizieren und diese sowohl hinsichtlich der organischen als auch der anorganischen Bestandteile notwendig macht.

Die Abwässer mit vorwiegend unorganischen Bestandteilen entstehen teils bei der Gewinnung, teils bei der Verarbeitung der Rohprodukte. Die Zusammensetzung der Steinkohlengrubenwässer wechselt je nach der Beschaffenheit und chemischen Zusammensetzung der Steinkohlenflöze. Diese Abwässer enthalten meistens größere Mengen von Chloriden, vor allem Chlornatrium, ferner von Sulfaten; wo in dem Gestein sich viel Schwefelkies befindet, kann bei Einwirkung von Sauerstoff (Luft) und Wasser sich schwefelsaures Eisenoxydul und freie Schwefelsäure bilden. Beim Stehen oder Fließen an der Luft bildet sich in einem solchen Wasser durch die Einwirkung des Luftsauerstoffs Eisenoxydul bzw. Eisenoxydhydrat, das sich als gelbbrauner oder, wenn auch Tonerde vorhanden ist, als gelblichweißer Schlamm ausscheidet. Bei Kohlenwaschwässern und in den Abgängen der Schütthalden der Steinkohlenzechen, der Ablagerungsstätten für allerlei Abfall der Kohlengewinnung, besonders der aus den geförderten Kohlen ausgeschiedenen Verunreinigungen, sind die Vorbedingungen für die Zersetzung des Schwefelkieses vor allem gegeben. Da wo diese Schütthalden als Wegebaumaterial oder zu Aufschüttungen Verwendung finden, besteht selbstredend dieselbe Gefahr für die Vorfluter durch Abwässer aus diesen Abfällen.

Eisenstein- und Schwefelkiesgruben, ferner Schwefelkieswäschereien liefern uns Abwässer, die denjenigen aus Steinkohlenzechen gleich sind; infolge des mehr oder weniger hohen Schwefelkiesgehaltes haben wir es in den Abwässern mit Eisenoxydul und freier Schwefelsäure zu tun, so daß sich an der Luft wieder rotbraunes Eisenoxydul bezw. Eisenoxydhydrat abscheidet. Sind in dem Gestein außer Schwefelkies noch andere Schwefelmetalle, z.B. Zinkblende, so bilden sich die betreffenden Metallsulfate, z.B. Zinksulfat, die mit dem Abwässer in den Vorfluter gelangen. Letzteres gilt besonders für die Zinkblendegruben mit ihren Pochwerken und Halden. Hierher sind auch die Abwässer aus Silbergruben, Drahtziehereien, Messinggießereien, Knopffabriken, Verzinkereien und anderen Metallwarenfabriken zu rechnen, in denen außer Zink noch Kupfer oder Eisen und neben Schwefelsäure noch Salzsäure aus den Beizen herrührend vorhanden sind. Emailblechfabriken, Galvanisierwerke, Neusilberfabriken erhalten aus den Beizen meistens freie Salzsäure.

Abwässer aus Salinen und Solbädern enthalten durchweg sehr viel Chloride, besonders Chlornatrium. Ihnen stehen die Abwässer der Kaliindustrie nahe. Gasanstalten und Nebenprodukte-Kokereien lassen Wasser mit Schwefelammon, Rhodanammonium, Cyanverbindungen, Karbolsäure und Teerbestandteilen abfließen, und diese Abwässer sind trotz des oft nicht unerheblichen Ammoniakgehaltes wegen dieser Nebenbestandteile für Düngezwecke ungeeignet. Bei der Sodagewinnung nach dem Leblancschen Verfahren entstehen große Rückstände, die durch große Mengen Schwefelverbindungen ausgezeichnet sind. In den Abwässern aus diesen Rückständen wurden Schwefel-, schwefligsaure und schwefelsaure Verbindungen und Chloride in solchen Mengen festgestellt, daß ihre nachteilige Wirkung auf Boden und Pflanzen außer Frage steht. Die Abwässer der Ammoniaksodafabriken enthalten größere Mengen von Natrium- und Calciumchlorid. In den Abwässern der Farbwerke sind je nach der Art der Fabrikation die verschiedenartigsten Stoffe, in den Werken für Mineralfarben neben Kupfer, Zink, Blei, Chrom, Eisen, Mangan, Nickel, Arsen u.s.w. freie Säuren, Alkalien, in den Abwässern der Teerfarbenfabriken Destillationsreste der Teerverarbeitung, Phenol, Naphthol, Nitroverbindungen, Kochsalzlaugen, freie Säuren u.s.w.

Es unterliegt keinem Zweifel, daß derartig zusammengesetzte Abwässer die Beschaffenheit und Zusammensetzung des Wassers des Vorfluters je nach ihrer Menge mehr oder weniger stark beeinflussen müssen. In manchen Fällen wird eine Umsetzung mit Bestandteilen des Wassers des Vorfluters eintreten, andererseits auch nur eine Verdünnung durch das Wasser des Vorfluters festzustellen sein, so daß für die Einwirkung des Wassers auf Boden und Pflanzen in diesem Falle die ursprünglich vorhanden gewesenen Stoffe bestimmend bleiben. Soweit es sich dabei um gelöste organische Stoffe handelt, darf man mit einer nicht nachteiligen Wirkung auf den Boden rechnen, wenn nicht direkt giftige Stoffe vorhanden sind. Dagegen können organische Schwebestoffe den Boden mit einer solchen filzigen Schicht überziehen, daß die Luftzirkulation im Boden gestört und eine Versauerung des Bodens herbeigeführt werden kann; diese Gefahr liegt besonders da vor, wo die organischen Schwebestoffe schwer zersetzlich sind (Papierfabriken).

Von den anorganischen Verbindungen, die dem Boden gefährlich werden können, stehen die Chloride und Sulfate an erster Stelle. Dabei handelt es sich um die Einwirkung sowohl auf die chemische Zusammensetzung wie auch auf die physikalische Beschaffenheit des Bodens. Es unterliegt keinem Zweifel, daß durch die Chloride Umsetzungen mit Bodenbestandteilen herbeigeführt werden, durch die deren Löslichkeit erhöht wird; dieses ist sowohl für die einzelnen[24] Bodenkonstituenten wie auch für den Boden selbst nachgewiesen. Es besteht nur darüber ein Meinungsstreit, bei welchem Gehalt an Chloriden sich diese Einwirkung so bemerkbar macht, daß sie im Ertrag zum Ausdruck kommt. Hier darf 1 g Chlorid in 1 l Wasser als die äußerste Grenze angesehen werden. Je nach dem Nährstoffreichtum des Bodens wird die nachteilige Wirkung der lösenden und auswäschenden Wirkung der Chloride auf die Bodenbestandteile früher oder später eintreten, ja, es ist nicht ausgeschlossen, daß infolge der Lösung von bisher unlöslichen Pflanzennährstoffen im Boden zunächst eine günstige Wirkung auf den Ertrag als Folge der Einwirkung der Chloride sich einstellt; je stärker aber die Nährstoffe im Boden gelöst und ausgenutzt werden, desto schneller wird sich die nachteilige Wirkung der Chloride auf den Boden im Ertrag äußern. Zu diesen nährstofflösenden und zugleich nährstoffvermindernden Wirkungen der Chloride auf den Boden kommt weiter noch die Veränderung der Bodenbeschaffenheit in physikalischer Hinsicht, indem durch die Einwirkung der Chloride eine Verschlämmung und Verkrustung der oberen Bodenschichten herbeigeführt wird, eine Veränderung des Bodens, die für die Fruchtbarkeit des Bodens nicht ohne Bedeutung ist. Weiter ist zu beachten, daß chloridhaltige Zuflüsse zu einer schnelleren Ablagerung der tonigen Schlickmassen im Vorfluter führen, so daß diese für die Fruchtbarkeit der Böden günstigen Schlickmassen für weiter abwärts liegende Bodenflächen ausscheiden.

Sulfate wirken ebenfalls lösend auf die Bodenbestandteile ein. Dabei lagert sich zugleich aus Eisensulfat das gebildete Eisenoxydul- oder Eisenoxydhydrat im Boden ab und stört den Luftzutritt zum Bodeninnern, so daß eine Versäuerung des Bodens nicht ausgeschlossen ist. Aus Zinksulfat oder Kupfersulfat scheidet sich Zink- oder Kupferoxyd im Boden ab, Verbindungen, die zwar zunächst nicht nachteilig wirken, die aber nach und nach durch die Bodenagentien in Lösung gebracht werden können und bei ihrer großen Gefährlichkeit nachteilig wirken können. Bei stark humosen Böden ist die Bildung freier Schwefelsäure beobachtet worden, deren Schädlichkeit ohne weiteres klar ist.

Von anderen Schwefelverbindungen kommen in Abwässern noch Sulfide, Schwefelcalcium und Schwefelnatrium vor. Aus ihnen können sich Sulfate und Schwefelwasserstoff bilden.

Die direkte schädigende Wirkung der Chloride auf das Pflanzenwachstum ist nicht so groß, wie oft angenommen wird; wenn sie auch Zweifellos vorhanden ist, so tritt sie doch gegenüber der Einwirkung der Chloride auf den Boden zurück. Je nach der Pflanzenart ist diese Wirkung verschieden. Auf die Keimung der Samen üben die Chloride eine schädliche Wirkung aus. Die Schädlichkeit des Eisensulfat es für wachsende Pflanzen folgt schon aus der Verwendung dieses Salzes zur Bekämpfung von Hederich. Zink-, Kupfer- und Nickelsulfat haben sich bei Versuchen als Gift für die Keimung der Samen und für wachsende Pflanzen erwiesen. Versuche mit Calcium- und Natriumsulfid haben ergeben, daß die schädliche Wirkung dieser Schwefelverbindungen um so größer ist, je ungünstiger die Bodenverhältnisse sind bezw. je mehr hierdurch die Bildung von Schwefelwasserstoff aus den Sulfiden gefördert wird. Schwefelwasserstoff ist für die Keimung der Samen und für wachsende Pflanzen ein scharfes Gift. Da die Pflanzen für ein normales Gedeihen basische Verbindungen nötig haben, so müssen freie Säuren ihre Entwicklung stören. Die Schädigung der Keimung der Samen und des Wachstums der Pflanzen durch freie Salzsäure und freie Schwefelsäure ist auch durch Versuche nachgewiesen. Arsenige Säure ist als starkes Gift für die Pflanzen erkannt worden. In den aus Gasfabriken abfließenden Abwässern ist Ammoniak, Rhodan und Karbolsäure enthalten; diese Verbindungen sind sämtlich für die Keimung der Samen und das Wachstum der Pflanzen giftig.

Bei der Beurteilung der Abwässer hinsichtlich ihrer Wirkung als Tränkwasser für Tiere darf vorausgeschickt werden, daß alle stark mit säulnisfähigen, stickstoffhaltigen organischen Stoffen durchsetzten Wässer für diesen Zweck ausscheiden. Auch alle Wässer von schmutzigtrübem, gefärbtem Aussehen sind von der Verwendung als Tränkwasser auszuschließen. Andere Stoffe, die das Aussehen und den Geruch des Wassers nicht beeinflussen, sind erst in größerer Menge für Tiere schädlich. Dazu gehören auch die Chloride. Mehr als 3 g Chlornatrium in 11 Wasser können zu gesundheitlichen Störungen führen, besonders bei trächtigem Vieh. Zink- und Kupfersulfat können schon in geringer Menge nachteilig wirken. Gleiches gilt für Arsenverbindungen. Die Schädlichkeit freier Säure für Tiere ist Zweifellos. Für Abwässer ist besonders ihre Wirkung auf Fische von Bedeutung. Hierfür haben Versuche ergeben, daß Sauerstoffmangel, wie er in Wässern mit größeren Mengen säulnisfähiger, stickstoffhaltiger, organischer Stoffe eintreten kann, selten den Fischen gefährlich wird, denn Fische können in einem Wasser noch bei etwa einem Drittel der für gewöhnlich in demselben vorkommenden Sauerstoffmenge unbeschädigt fortkommen. Wenn in solchen Wässern ein Fischsterben eintritt, wird die Ursache mehr in dem Vorhandensein gewisser Zersetzungsstoffe der organischen Massen zu suchen sein, wie in Schwefelwasserstoff, freier Kohlensäure, kohlensaurem Ammoniak, welche Verbindungen sehr schädlich sind. Chloride sind weniger schädlich; Sulfate und freie Schwefelsäure sowie Salzsäure gehören aber wieder zu den nachteiliger wirkenden Stoffen. Die Wirkung der Farbstoffe ist je nach der Art derselben sehr verschieden.

Literatur: [1] H. Bunte, Das Wasser u.s.w., Braunschweig 1918. – [2] Dieber, Leitfaden für Abwasserreinigungsfragen, München und Berlin 1907. – [3] F. Fischer, Das Wasser, seine Gewinnung, Verwendung und Beseitigung, Berlin 1914. – [4] E. Haselhoff, Wasser und Abwässer, ihre Zusammensetzung, Beurteilung und Untersuchung, Berlin 1919. – [5] J. König, Die Verunreinigung der Gewässer, deren schädliche Folgen, sowie die Reinigung von Trink- und Schmutzwasser, Berlin 1899.

E. Haselhoff.