Ueber die Abfallwässer in den Turchfabriken; von Engelbert Schwamborn in Aachen. Nach dem Sitzungsbericht des Aachener Bezirksvereins deutscher Ingenieure. Mit Abbildungen. Schwamborn, über die Abfallwässer in den Tuchfabriken. Die Abfallwässer der Tuchwalken beschmutzen bekanntlich die sie aufnehmenden Bäche und sind deshalb vielfach die Ursache großer Unbequemlichkeiten, öfters ein Hemmniß für die Tuchindustrie. Es ist dies besonders in flachen Gegenden, wie in unseren östlichen Provinzen oder Holland der Fall, wo z. B. in Tillburg die Anstrengungen zur Fortschaffung der stagnirenden Abfallwässer — hier noch besonders aus Sanitätsrücksichten — außerordentlich sind. Indeß auch die preußische Regierung hat der Sache ihre besondere Aufmerksamkeit nicht versagt, indem sie die Professoren Landolt und Stahlschmidt beauftragt hat, Auskunft zu geben über die Mittel, welche in unserer Gegend und in Belgien angewendet werden, um die Abfallwässer der Tuchfabriken und Wollwäschereien unschädlich zu machen (vergl. den Bericht, 1875 215 214). Versuche der Klärung durch Kies- oder Schlackenfilter, in sogen. Klärteichen, scheitern, wenn sie auch bezüglich der festen, suspendirten Verunreinigungen Erfolg haben mögen, an der mechanisch unausführbaren Abscheidung der Seifensubstanz. Diese ist jedoch auf chemischem Wege zu bewerkstelligen, wodurch nicht allein die Wässer geklärt, sondern auch die darin enthaltenen Fettstoffe wieder gewonnen werden. Vielfach veröffentlichte Methoden, die Fettstoffe durch Behandlung mit Säuren wieder zu gewinnen, lasse ich außer Betracht, weil dabei der Zweck, die ablaufenden Wässer zu klären, nicht erfüllt wird, und beschränke meine Mittheilung auf die Behandlung mit Kalk, bezw. auf die Herstellung einer Kalkseife und die Verwendung dieses Productes zu verschiedenen Zwecken, indem ich noch vorausschicke, daß dieses Verfahren auf die Gewinnung des Wollfettes aus den Abgängen der Wollwäschereien in gleicher Weise Anwendung zu finden hat. Unter den Abfallwässern sind die zum Walken und Spülen der Tuche gebrauchten Wässer zu verstehen. Sie sind hellgrau bis dunkelblau je nach der Farbe der gewalkten Tuche. Dieselben enthalten Oel aus der Spinnerei bis zu 15 Proc. des Garngewichtes und zum Walken verbrauchte Seife bis zu 30 Proc. des Tuchgewichtes, außerdem den zum Stärken der Ketten angewendeten Leim, sowie gelöste Farbstoffe und Wollfaser. Die Klärung dieser Walkabgänge beruht auf der Zersetzung derselben durch Kalkmilch, und das Verfahren ist das folgende. Zunächst befinden sich an den Walk- oder Spülmaschinen zwei Abzugscanäle, der eine zur Leitung der zuerst dicken, allmälig sich verdünnenden Brühe in ein Sammelbassin, der andere zur directen Abführung des nachfolgenden, zum Fortlaufen in die Bäche geeigneten klaren Wassers. Textabbildung Bd. 216, S. 518 Textabbildung Bd. 216, S. 518 Textabbildung Bd. 216, S. 518 Ist das Sammelbassin a (Holzschnitt I) — zu 150cbm Inhalt angenommen — gefüllt, was bei einem Verbrauch von etwa 1000k Seife, die im Mittel zu 25 Proc. einem Quantum von 4000k damit gewalkter roher Tuchwaare entsprechen, in circa 14 Tagen der Fall ist, so wird sein Inhalt durch einen am Boden desselben befindlichen Canal in einen tiefer liegenden, gleich großen Behälter, das Zersetzungsbassin b, abgelassen, gleichzeitig aber zum Zwecke innigster Mischung aus einem höher stehenden Gefäße c, z. B. einer mit einem Zapfen versehen Bütte, ein dünner Strahl Kalkmilch der Abflußrinne zugeführt. Ein abschüssiges Terrain ist der Ausführung günstig und muß, wo es mangelt, durch Pumpen ersetzt werden. Der Boden des Zersetzungsbassins b ist aus drei Lagen Ziegelsteinen gebildet; die unterste liegt flach, darauf hochkantig die mittlere Lage, mit so großen Zwischenräumen, als es die oberste wieder glatte Lage, welche mit Mörtel verbunden ist, gestattet. Dieses Canalsystem hat Neigung nach einer Ecke des Bassins und Verbindung mit einem daselbst fest eingepaßten, über einem Abflußcanal angebrachten prismatischen Holztrichter d (Holzschn. I bis III), der bis zur Höhe des Bassins reicht und mit einer schräg aufsteigenden Reihe von Löchern, welche beim Einlassen der Brühe durch Holzzapfen verschlossen sind, versehen ist. Die Zersetzung findet (wie im oben citirten Bericht schon angeführt ist) augenblicklich nach dem Einströmen in das Bassin statt. Die Kalkseife scheidet sich in flockigem Zustande aus, hüllt hierbei die festen suspendirten Substanzen, Farbstoffe, Wollfaser etc. ein, sinkt mit diesen allmälig zu Boden und verdichtet sich schließlich zu einem dickschlammigen Niederschlage. Bereits nach wenigen Minuten ist die oberste Schicht der Flüssigkeit von der flockigen Ausscheidung befreit und nicht allein klar, sondern farblos. Diese sich sowohl auf die suspendirten als auch auf die gelösten Farbstoffe erstreckende Klärung ist erfahrungsmäßig so energisch, daß sie gestattet, dem seifenhaltigen Abfallwasser noch bedeutende Mengen von anderen Farbwässern zuzuführen, um dieselben mit zu klären. Die charakteristische Erscheinung der Flocken im freien Wasser ist der Anhaltspunkt für den genügenden Zusatz von Kalk. Ein Ueberschuß desselben ist indeß dem Klärungsproceß nicht hinderlich. Annähernd, jedoch immerhin wechselnd nach dem Seifengehalt des Wassers, ist auf 150cbm Brühe circa 3/10cbm, d. i. 1/5 Proc. des Volums derselben, an Kalkbrei, wie er sich in den Löschgruben befindet, zu rechnen. Das geklärte Wasser wird durch Ziehen der an dem Trichter d angebrachten Holzzapfen von oben nach unten abgelassen, bis an den Punkt, wo die dickschlammige Kalkseife sich abgelagert befindet; zur besseren Hantirung ist dabei eine quer vor dem Trichter bis zur Mitte der Bassinhöhe anzubringende Breterwand e (Holzschnitt II), welche ebenfalls mit Zapfen versehen ist, noch empfehlenswerth. Das weitere Entwässern geschieht theils in Folge der Verdunstung, welche durch das Rissigwerden und Aufklaffen des Schlammes unterstützt wird, theils durch Filtration in das Canalsystem des Bodens. Eine Bestätigung dieser Annahme gibt nach mehreren Tagen im Großen das Bild des am Boden liegenden, angetrockneten, ganz zerklüfteten Stoffes. Dieser Teig wird zu seiner ferneren Trocknung auf den Rand des Behälters ausgeworfen und dort möglichst ausgebreitet. Im Winter findet das Trocknen, je nach den örtlich klimatischen Verhältnissen, zuletzt unter Dach, auf geeigneten Stellagen seine Erledigung. Gestattet die Oertlichkeit die Anlage noch eines zweiten Zersetzungsbassins, so wird die Trocknung wegen der dadurch gewonnenen doppelten Zeit sehr erleichtert. Die Kalkseife hält die letzten Antheile an Feuchtigkeit längere Zeit zurück, während sie vermöge ihrer fettigen Beschaffenheit, resp. des Mangels an Adhäsion neu hinzutretendes Wasser, z. B. bei Regengüssen nicht wieder aufnimmt. Ein lufttrockenes Stück kann sogar Tage lang unverändert unter Wasser liegen ohne irgend erhebliche Zunahme seines Gewichtes. Der ganz trockene Bodensatz eines 1½m hohen Bassins ist ca. 60mm hoch, gleich 4 Proc. der Flüssigkeitssäule. Aus statistischen Nachweisen läßt sich das jährlich in Europa zur Walke gelangende Tuchquantum auf circa 10 Mill. Centner bemessen. 4000k davon entsprechen, wie oben gesagt, 150cbm Abfallwasser, resp. 1000k Seife und einschließlich 400k Oel aus der Spinnerei, im Mittel zu 10 Proc. vom Tuchquantum gerechnet, werden im Durchschnitt ca. 800k Kalkseife gewonnen. Die Walkwässer Europas von einem Jahr entsprechen demnach ca. 2 Mill. Centner Kalkseife. Diese sind nun entsprungen aus 2 500 000 Ctr. Seife, darunter 45 Proc. = 1 125 000 Ctr. Fettsäure, dem Oel aus der Spinnerei, zu 10 Proc. des Wollgewichtes = 1 000 000 Ctr. Fettsäure, –––––––––––––––––––––––– in Summa aus 2 125 000 Ctr. Fettstoffen, welche jährlich bei der europäischen Tuchindustrie zur Verwendung gelangen. [Die Zusammensetzung derselben wurde bereits (1875 215 220) mitgetheilt.] Durch Zersetzung der Kalkseife mit Säure und darauf folgende heiße Wasserbäder gewinnt man eine direct zur Destillation verwendbare Fettsubstanz. Es gibt noch andere Methoden, das Product nutzbar zu machen, z. B. als Zuschlag zum Brennmaterial. Bis dahin hat sich aber in der Praxis die Verarbeitung auf Leuchtgas als die vortheilhafteste Ausnützung ergeben. Die Vergasung der Kalkseife kann, wie die der Mineralöle, allein für sich, wozu kleinere Einrichtungen genügen, oder in Mischung mit Steinkohle in den gewöhnlichen Gasanstalten stattfinden. Zur Feststellung der Lichtmenge des Leuchtgases aus Kalkseife und zum Vergleiche derselben mit Steinkohlen- oder Oelgas, bezieh. der daraus resultirenden Werthobjecte wurden nun im verflossenen Winter, im Verlaufe von zwei Monaten, an 22 Abenden, unter meiner Theilnahme und unter Leitung des Gewerbeschul-Lehrers Hrn. Desclabissac genaue Beobachtungen angestellt. Die zur Gaserzeugung angewendeten Materialien waren: Gaskohlen von der Zeche „Consolidation“ bei Gelsenkirchen, das auf dem Wege des Säureverfahrens aus den Abgängen der Wollwäsche gewonnene Wollfett, Stearintheer und Kalkseife. Die Materialien wurden jedesmal abgewogen und das daraus erzeugte Gasquantum beim Durchgange durch die große Gasuhr gemessen. Die Bestimmung der Lichtstärke wurde mit einem, in einem schwarz behangenen Raume aufgestellten Bunsen'schen Photometer ausgeführt. Das Gas wurde durch einen Viercubikfuß-Schnittbrenner verbrannt, und der Gasverbrauch durch einen sehr genauen Gasmesser, der in 1 Minute den stündlichen Consum anzeigt, regulirt. Zur Vergleichung der Lichtstärke diente die Flamme einer Wallrathkerze, der englischen Parlamentskerze. — Die Beobachtungen fanden Abends statt, wenn alle aus der Gasanstalt gespeisten Flammen brannten. Zuerst wurde das Leuchtgas aus gemischtem Material, Steinkohle mit Kalkseife, an 5 Abenden der Untersuchung unterworfen. Bezüglich des Quantums waren dabei die Resultate leicht zu gewinnen, eine Beschickung von 53k,25 Kalkseife und 322k,25 Steinkohle in Mischung ergab durchschnittlich 80cbm oder 10cbm,7 Leuchtgas per Centner. Leider blieben aber die Erfolge betreffs der Lichtstärke irregulär, da man nicht in der Lage war, gemischtes Leuchtgas aus dem Gasometer nehmen zu können, sondern darauf angewiesen war, das Gas während seiner Entwickelung unmittelbar nach dem Austritt aus den Reinigungsapparaten der Beobachtung zu unterziehen. Beim Beginn der Gasentwickelung ergab der Viercubikfuß-Schnittbrenner bei einem Consum von 2½ engl. Cubikfuß pro Stunde eine Lichtstärke von 25 1/6 Kerzen. Diese sank dann fortwährend und betrug nach 3 Stunden nur noch 14⅓ Kerzen. Augenscheinlich war daher das den Retorten entströmende Gas nicht fortwährend von derselben Beschaffenheit resp. Mischung. Die hierauf folgenden Versuche mit Leuchtgas aus unvermischten Materialien ergaben die in nachfolgender Tabelle zusammengestellten Resultate. Textabbildung Bd. 216, S. 522 Rohproducte; Gemicht der Beschickung. k; Gasmenge aus der Beschickung. cbm; Gasmenge aus 1 Centner. cbm; Verhältniß der Gasmenge aus gleichen Gemichten, Gaskohle als Einheit; Lichtstärke bei stündl. Consum von 2½ C.-F. in Parlamentskerzen; Verhältniß der Lichtstärke, Steinkohlengas als Einheit; Lichtmenge a. gleichem Gemicht des Rohproductes, Steinkohle als Einheit; Steinkohle; Wollfett; Stearintheer; Kalkseife; Obige Mischung Es darf hier darauf aufmerksam gemacht werden, daß außer den Steinkohlen auch die anderen ungemischten Fettmaterialien in den vorhandenen großen Retorten vergast worden sind, deren Unzweckmäßigkeit hierzu schon daraus hervorgeht, daß sie wegen zu rascher Gasentwickelung nur mit viel geringeren Quantitäten dieser anderen Materialien beschickt werden durften. Kleinere Retorten würden unzweifelhaft mehr Gas erzeugt haben. Ferner verdient bemerkt zu werden, daß das Gas aus Kalkseife im Verlaufe der Destillation in der Lichtstärke eine ausgezeichnete Beständigkeit zeigte, so zu sagen constant blieb, während die anderen Gase eine stetige Abnahme, bezieh. von 12 bis 20 Proc. der anfänglichen Lichtstärke wahrnehmen ließen. Es hat demnach den Anschein, als sei die Kalkseife ein recht naturgemäßes Material zur Gaserzeugung. In der Fortsetzung meiner Mittheilungen stelle ich die Kaltseife behufs ihrer Werthbestimmung nur der Kohle als dem Hauptmaterial zur Gaserzeugung gegenüber. Die relativen Werthe des Wollfettes und des Stearintheers sind übrigens aus den obigen Beobachtungsresultaten ebenso leicht zu ermitteln. Bei gleichem Gewichte geben also an Leuchtgas: die Steinkohledie Kalkseife 11,61 Theile. Bei Verbrennung eines gleichen Quantums Leuchtgas ist die Lichtmenge: bei Steinkohlebei Kalkseife 13,59 Theile. Bei gleichem Gewichte des Rohproductes ergeben an Lichtmenge: die Steinkohledie Kalkseife 15,78 Theile. Bei Erzeugung des ungemischten Kalkseife-Gases mittels der bereits gedachten, mehr dazu geeigneten subtileren Oelgas-Apparate, statt der großen Steinkohlengas-Retorten, die uns nur zur Verfügung standen, würden sich unzweifelhaft auch günstigere Lichteffecte ergeben haben, denn durch das einmalige Einfüllen des ganzen zur Vergasung bestimmten Quantums war die Gasentwickelung im Verhältniß zu der des Steinkohlengases äußerst stürmisch und das Gas durchlief zu rasch die Kalkreiniger. 1 Ctr. Kalkseife ersetzt also in der Lichtmenge 5,78 Ctr. bester Gaskohle, welche zu dem Preise von 1,05 M. pro Centner gerechnet, 6,07 M. kosten. Ihre Benützung ist aber im Vergleich zur Kohle mit mannigfachen Vortheilen verknüpft, wie sich aus folgendem ergibt. 1. Da man von 1 Ctr. Kalkseife so viel Licht erhält, wie von 5,78 Ctr. Steinkohle, und da außerdem erstere leichter destillirt als letztere, so hat man zur Gewinnung derselben Lichtstärke bei der Kalkjeife im Vergleich zur Steinkohle voraussichtlich weniger als den sechsten Theil an Brennmaterial zu verwenden. 2. Da ferner cbm 1 Ctr. Kalkseife 15,3 Leuchtgas 5,78 Ctr. Steinkohle à 9,5 54,9 Leuchtgas liefern, so verhalten sich die Gasvolumen, welche gleich viel Licht repräsentiren, wie folgt: Kalkseifegas: Steinkohlengas = 15,3 : 54,9 = 1 : 3,59. Bei Anwendung der Kalkseife hat man also im Durchschnitt, dem Volumen nach, etwa 3⅝ mal weniger Gas zu erzeugen. Aus 1 und 2 folgt, daß bei Destillation von Kalkseife die Apparate der Anstalt alle bedeutend kleiner sein können und das Anlagecapital bei weitem geringer sein kann. Aus 1 folgt ferner, daß die Gasdestillation aus Kalkseife fast 6mal weniger Zeit erfordert, was in gleichem Verhältniß eine Ersparniß an Brennmaterial und Arbeitslohn und eine längere Dauer der Retorten zur Folge hat. 3 Endlich werden die Frachtverhältnisse je nach der Oertlichkeit noch in höherem Grade der Kalkseife das Wort reden. Es ist indessen zu berücksichtigen, daß bei Verarbeitung von ungemischter Kalkseife keine Coaksrückstände bleiben, welche bei der Gasbereitung aus Steinkohle den Bedarf an Brennmaterial mehr als decken. Wie hoch sich die Ausgaben für die Heizung belaufen würden, läßt sich auf ungefähr in folgender Weise berechnen. Die Coaks-Ausbeute aus den Steinkohlen variirt zwischen 50 und 75 Proc., und es reichen erfahrungsmäßig bei Kohlenbetrieb ⅔ der zurückbleibenden Coaks aus, um den ganzen Bedarf der Anstalt an Heizmaterial zu decken. Im Mittel genommen, würde also der Centner Steinkohlen ca. 30k Coaks liefern, wovon ⅔ also 20k verbraucht würden, um einen weiteren Centner Steinkohlen abzudestilliren. Bei dem viel rascheren, fast stürmischen Uebergange der Gase bei der Destillation der Kalkseife darf, gestützt auf die Beobachtung, mindestens ¼ weniger, also 15k gerechnet werden. Bei den rheinischen Brennmaterialpreisen würde demnach die Destillation von 1 Ctr. Kalkseife eine Ausgabe von 18 Pf. verursachen. Die für die Kalkseife nachgewiesenen Vortheile genießt man bei Anwendung von gemischtem Material, natürlich im Verhältniß der Menge der genommenen Kalkseife. In diesem Falle lassen sich auch die Extra-Ausgaben für den Ankauf von Coaks vermeiden. Eine Beschickung, wie bereits erwähnt, von 53k,25 Kalkseife (à 6,07 M. pro Centner) auf 322k,25 Steinkohle (à 1,05 M. pro Centner) liefert den ganzen Bedarf an Coaks. Für ein solches Mischgas mag nun folgende Berechnung gelten. Eine Beschickung von k  cbm 53,25 Kalkseife kostet 6,46 M. und ergibt 16,30 Gas 322,25 Steinkohle kostet 6,77 M und ergibt 61,32 Gas ––––––––––––––– –––––––––– ––––––––– 375,50 Mischung kostet 13,23 M. und ergibt 77,52 Gas. Dieses Mischgas würde in 2½ engl. C.-F. enthalten: 0,53 C.-F. Kalkseifegas à 32,3 Kerzen in 2½ C.-F. per Stunde = 6,85 Kerzen 1,97 C.-F. Steinkohlengas à 9,0 Kerzen in 2½ C.-F. per Stunde = 7,09 Kerzen –––––––– –––––––––––– 2,50 C.-F. Milchgas enthält 13,94 Kerzen. Eine Beschickung von 375k,5 Steinkohle kostet 7,89 M. und ergibt 71cbm,34 Gas. Dieses Steinkohlengas enthält laut Beobachtung in 2½ C.-F. 9 Kerzen. Textabbildung Bd. 216, S. 524 Rohproducte; Gemicht der Beschickung. k; Werth der ganzen Beschickung in Mart; Gasmenge. cbm; Gasmenge in engl. C.-F; Zeit des Verbrennens beistündlichem Consum von 2½ C.-F. In Stunden; Lichtstärke bei stündl. Confum von 2½ C.-F. in Parlamentskerzen; Kerzenzahl von gleicher Lichtstärke in 1 Std; Berhältniß der Kerzenzahl; Preis von 1 Kerzenlicht pro Stunde. Pf; Obige Mischung; Steinkohle Hier, wo nur 1/7 Kalkseife in Anwendung gebracht ist, springen die bereits angeführten Vortheile für dieselbe in die Augen. Bei gleichem Gewicht des Rohproductes ergibt die Mischung 15 264, dagegen die Steinkohle nur 9072 Kerzen gleicher Lichtstärke und gleichen Preises, ein Verhältniß von 1,68: 1, welches also der Ersparniß an Brennmaterial, Arbeitslohn, längerer Dauer der Retorten, Frachtkosten und Anlagecapital zu gute kommt und sich vergrößert, je nachdem der Zusatz an Kalkseife bei entsprechender Einrichtung für die Gaserzeugung vermehrt wird. Es ist hier zu bemerken, daß obige Mischberechnung — wobei die aus ungemischter Kalkseife gewonnenen Resultate, deren Mängel als von den zu großen Retorten herrührend bereits besprochen wurden, zu Grunde gelegt sind — nur 77cbm,52 Gas ergeben hat, während bei den aus 5 Abenden resultirenden Beobachtungen des Mischgases 80cbm constatirt wurden, daß also das zum Vergleich benutzte Quantum von 77cbm,52 wohl zu gering angenommen ist. Es läßt sich erwarten, daß der Kalkseife, zur Leuchtgaserzeugung, immer größere Aufmerksamkeit geschenkt werden wird. Bei den großen städtischen Anstalten mag deren Einführung zwar vorerst noch Widerstand finden, da dieselben vertragsmäßig nur eine bestimmte, nach dem Bedürfniß festgestellte Lichtmenge zu liefern haben und eine Erhöhung derselben nicht bezahlt wird. Das Aequivalent ist aber in der Verkleinerung sämmtlicher Brenner gegeben. Dieser wohl nicht gar kostspieligen Umänderung stehen dann die obengenannten dauernden Vortheile gegenüber, und diese dürften auch wohl mit der Zeit den Sieg davon tragen. In Privatgasanstalten dagegen, wo die Production und die Consumtion sich über der vortheilhaftesten Lichtquelle die Hand reichen, hat dieselbe rascheren Eingang gefunden, und somit wird das Product einstweilen wohl in dieser Verwendung verharren, bis vielleicht einmal die Fettextraction noch eine vortheilhaftere hervorruft. Daß die Kalkseife wegen ihrer physischen Beschaffenheit ebenso bequem wie die Steinkohle zu handhaben ist, möchte ich den anderen zur Vergasung gelangenden Producten, wie Wollfett und Stearintheer, gegenüber nicht unerwähnt lassen und zum Schluß spreche ich noch die Ansicht aus, daß die Gewinnung des Productes in volkswirthschaftlicher Beziehung ernste Beachtung verdient.