Availability: Wasser | Technische Universität München

Wasser: Untersuchung, Beurteilung, Aufbereitung, Chemie, Bakteriologie, Biologie

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Bibliographic Details
Main Author:	Höll, Karl 1901-1997 (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	Berlin de Gruyter 1970
Edition:	5., völlig neubearb. und erw. Aufl.
Subjects:	Water Water > Analysis Wasser Wasseranalyse Hydrochemie Trinkwasser
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adam_text	Titel: Wasser Autor: Höll, Karl Jahr: 1970 INHALTSÜBERSICHT 1. Teil CHEMIE DES WASSERS UNTERSUCHUNG • BEURTEILUNG • AUFBEREITUNG von Dr. phil. Karl Holl, Hameln I. Trinkwasseruntersudiung ....................................................................................................3 A. Allgemeine Prüfungen an Ort und Stelle........................................................................3 1. Ortsbesichtigung............................................................................................................3 a) Verschiedene Brunnentypen ..................................................................................3 b) Die drei Bohrverfahren ........................................................................................5 c) Horizontalbrunnen ................................................................................................6 2. Der Pumpversuch ........................................................................................................6 3. Worauf ist bei der Ortsbesiditigung zu achten? ....................................................9 a) Allgemeine Erhebungen ........................................................................................9 b) Spezielle hygienische Erhebungen........................................................................9 4. Farbstoifversuch u. a. Versuche zur Prüfung auf Grundwasser- verunreinigungen ..........................................................................................................12 5. Probenahme..................................................................................................................13 6. Probemenge..................................................................................................................17 7. Konservierung von Wasserproben............................................................................17 8. Eingesandte Wasserproben ........................................................................................18 9. Notwendige Prüfungen und Untersuchungen an Ort und Stelle........................18 B. Allgemeine Prüfungen im Laboratorium......................................................................20 1. Organoleptische Prüfung des Trinkwassers ............................................................20 2. Klarheit und Durchsichtigkeit....................................................................................22 3. Trübung und Absetzbarkeit ......................................................................................22 4. Färbung des Wassers ..................................................................................................23 II. Allgemeines über die chemische Wasseruntersudiung ......................................................25 A. Allgemeine chemische Arbeitsregeln ................................................................................25 1. Angaben der Ergebnisse ............................................................................................26 B. Die Untersuchungsverfahren ............................................................................................27 C. Kolorimetrische Arbeitsmethoden ....................................................................................27 1. Allgemeines ..................................................................................................................27 2. Apparative Hilfsmittel der Kolorimetrie ................................................................28 3. Kolorimetrische Arbeitsregeln ....................................................................................30 4. Das Arbeiten mit Hehnerzylindern..........................................................................32 III. Kleine Trinkwasseranalyse ....................................................................................................33 A. Die hygienisdi-diemisdie Trinkwasseruntersuchung ......................................................33 1. Ammonium-Bestimmung ........................................................................................33 a) Kolorimetrische Ammonium-Bestimmung mit Neßlers Reagenz..............33 b) Bestimmung von Proteïdammoniak....................................................................36 c) Bestimmung von Albuminoïdammoniak ..........................................................36 2. Nitrit-Bestimmung ....................................................................................................37 a) Kalorimetrische Nitrit-Bestimmung nach Zambelli ........................................38 b) Indolmethode (für geringe Nitritmengen) ........................................................38 3. Nitrat-Bestimmung ....................................................................................................39 a) Kolorimetrisdie Nitrat-Bestimmung nach Noll ..............................................40 b) Neue spezifische Nitrat-Bestimmung mit Natriumsalicylat ........................41 c) Kolorimetrische Bestimmung kleinster Nitratmengen nach Kuisel................42 d) Heilige-Methode ................................................................................................43 e) Nitron-Methode ..................................................................................................43 f) Titrimetrisdie Bestimmung nach Reduktion zu Ammonium..........................43 4. Kaliumpermanganatverbraudi (Bestimmung der organischen Substanzen des Wassers) ....................................................................................................................44 a) Orientierende Feldbestimmungen ......................................................................44 b) Bestimmung der Permanganatzahl nadi Kübel (Oxydierbarkeit) ................45 c) Permanganatzahlbestimmung nach Schulze-Trommsdorf................................46 5. Bestimmung der Chlorzahl ......................................................................................47 6. Chlorid-Bestimmung ................................................................................................48 a) Titrimetrisdie Chlorid-Bestimmung nach Mokr-Wmkler................................48 b) Störungen bei der Chlorid-Bestimmung............................................................49 c) Chlorid-Bestimmung nach Schneebeli und Staub..............................................50 d) Quecksilbernitrat-Methode ............................................................................50 7. Phosphat-Bestimmung ..............................................................................................51 8. Polyphosphat-Bestimmung ....................................................................................53 9. Urodirom-Bestimmung ..............................................................................................53 10. Fäkalreaktion ............................................................................................................54 11. Sulfat-Bestimmung ....................................................................................................55 a) Gravimetrische Sulfat-Bestimmung als Bariumsulfat......................................56 b) Titrimetrisdie Sulfat-Bestimmung in sulfatarmen Wässern nach Winkler .. 57 c) Sulfat-Bestimmung nadi Ohle............................................................................58 d) Titrimetrisdie Sulfat-Bestimmung nadi Sijderius ............................................58 IV. Beurteilung des Trinkwassers................................................................................................59 A. Allgemeine Anforderungen an ein Trinkwasser hinsichtlich der äußeren Beschaffen- heit und der Temperatur..................................................................................................59 1. Färbung, Schönung des Wassers ..............................................................................60 2. Trübung, Klärung des Wassers................................................................................63 3. Geruch und Geschmack..............................................................................................64 B. Hygienische Beurteilung des Trinkwassers auf Grund der chemischen Analyse .... 64 1. Allgemeines ................................................................................................................64 2. Bedeutung der chemischen und bakteriologischen Wasseruntersuchung..............65 3. Hygienische Maßnahmen bei Verschmutzung des Trinkwassers ........................67 4. Grundwasser-Versorgung..........................................................................................68 5. Flußwasser-Versorgung ............................................................................................68 6. Talsperrenwasser-Versorgung....................................................................................69 7. Quellwasser-Versorgung............................................................................................70 8. Regenwasser-Versorgung............................................................................................70 C. Entkeimung des Wassers ..................................................................................................70 1. Unvollständige Entkeimung durch Filterung ........................................................70 2. Entkeimung durch Chemikalienzusatz....................................................................72 3. Die Ozon-Entkeimung ..........................................................................................72 4. Die Chlorung ............................................................................................................73 Nachteile der Chlorung............................................................................................73 5. Chlordioxid-Entkeimung ..........................................................................................74 6. Andere Entkeimungsverfahren..................................................................................75 7. Auf Grund welcher chemischer Merkmale ist ein Brunnen in hygienischer Beziehung zu beanstanden? ......................................................................................77 D. Die Verschmutzungsindikatoren ......................................................................................78 1. Ammoniak- bzw. Ammoniumverbindungen ..........................................................78 2. Salpetrige Säure bzw. Nitrit-Ion ............................................................................79 3. Salpetersäure bzw. Nitrat-Ion ................................................................................80 4. Kaliumpermanganatzahl und Chlorzahl ................................................................82 5. Chlorid-Ion ................................................................................................................85 6. Phosphat-Ion ............................................................................................................86 7. Sulfat-Ion ..................................................................................................................87 8. Kalium und Natrium ................................................................................................88 9. Abdampfrückstand ....................................................................................................88 10. Absiebbares ................................................................................................................S 9 11. Cancerogene Stoffe im Wasser ................................................................................89 a) Entfernung ..........................................................................................................90 b) Verbote und Verordnungen ................................................................................90 E. Normalwerte für Trinkwasser........................................................................................91 F. Beispiele für Trinkwasseranalysen von Einzelbrunnen und ihre Auswertung .... 91 1. Kesselbrunnen, die durch Kuhstalljauche stark verunreinigt sind......................91 2. Wasser von einem unverdächtigen Bohrbrunnen ..................................................92 3. Wasser aus einem Flachbrunnen ............................................................................93 V. Große Trinkwasseranalyse von Leitungswasser (Chemische Untersuchung von Trink- und Brauchwasser bei zentraler Wasserversorgung)............................................................94 A. Arbeitsgang ......................................................................................................................94 B. Ermittlung des Angriffsvermögens ................................................................................95 1. Reaktion ....................................................................................................................95 2. pu-Bestimmung, Wasserstoffionenkonzentration ..................................................95 a) Orientierende pg-Bestimmung............................................................................96 b) Genauere kolorimetrisdie pjj-Bestimmung........................................................96 c) Genaue elektrometrische pH-Bestimmung ........................................................97 d) Die Messung des Redoxpotentials ....................................................................97 3. Kohlensäure ..............................................................................................................98 a) Bestimmung der gesamten freien Kohlensäure ................................................99 b) Titrimetrische Kohlensäure-Bestimmung nach Trillich ....................................99 c) Acidimetrisdie Bestimmung der freien Kohlensäure bei elektrometrischer Endpunktskontrolle nadi U. Hässelbarth ........................................................100 d) Heyer-Versuch mit Temperierung der Probe nach U. Hässelbarth ............101 e) Heyer-Versuch zur Erfassung der spezifischen Temperatur- und Salz- effekte beim untersuchten Wasser ................................................................102 4. Säure-Base-Titration ..............................................................................................103 a) Allgemeines ........................................................................................................103 b) Definition der Titrationsendpunkte ................................................................103 c) Korrektur für den m-Wert ..............................................................................104 d) Anwendungsbereich unid Störungen ............................................................104 5. Bestimmung des Säureverbrauch (m-Wert bzw. p-Wert mit negativen Vor- zeichen) ..............................................................................................................105 a) Direkte Titration des Basenverbrauchs............................................................105 b) Rücktitration eines Basenüberschusses ............................................................106 7. Abgeleitete Bestimmungen aus m-Wert, p-Wert und pH-Wert ......................106 8. Berechnung der Kalkaggressivität (Angriffsvermögen) von Wasser................107 9. Berechnung der freien, überschüssigen Kohlensäure nadi U. Hässelbarth .... 108 10. Bleilösungsversudh ....................................................................................................115 11. Sauerstoff-Bestimmung ............................................................................................115 a) Jodometrische Sauerstoff-Bestimmung nach Wmkler-Bruhns........................116 b) Sauerstoff-Bestimmung in Oberflächenwässern und verschmutzten Wässern nach W. Ohle, Jod-Differenzverfahren ............................................................118 c) Bestimmung geringster Sauerstoffmengen ......................................................119 d) Bestimmung der Sauerstoffzehrung bei Flußwasser und Abwasser..............119 12. Sauerstoffdefizit, Sauerstoffsättigungsdefizit ........................................................120 13. Sättigungsindex ........................................................................................................120 C. Technisch-diemisdie Wasseranalyse ................................................................................122 1. Eisen-Bestimmung ....................................................................................................122 a) Kolorimetrische Bestimmung des Gesamteisens................................................123 2. Mangan-Bestimmung ..............................................................................................124 a) Kolorimetrisdie Mangan-Bestimmung ..............................................................125 3. Bestimmung der Härte ............................................................................................126 a) Genaue Bestimmung des Hydrogencarbonat-Ions (und der Karbonat- härte nach Lunge) ..............................................................................................128 b) Genaue Bestimmung der Gesamthärte nach Bladier........................................128 c) Rechnerische Ermittlung der Gesamthärte aus der Kalkhärte und Magnesia- härte ....................................................................................................................129 d) Schnellmethode der Bestimmung der Gesamthärte mit Titriplex................129 e) Titrimetrische Ca- und Mg-Bestimmung mit Komplexon (Methode in An- lehnung an die neuen EV) ................................................................................130 4. Calcium- und Magnesium-Bestimmung ..................................................................131 a) Gravimetrische Calcium-Bestimmung ..............................................................132 b) Titrimetrische Calcium-Bestimmung ................................................................132 c) Titrimetrische Magnesium-Bestimmung ..........................................................133 d) Bestimmung von Magnesiumchlorid und Calciumchlorid..............................133 5. Schwefelwasserstoff und Sulfide ..............................................................................134 a) Kolorimetrische f^S-Bestimmung bei geringen HgS-Mengen........................134 b) Jodometrxsche H^S-Bestimmung ......................................................................134 c) Direkte jodometrisdie H2S-Titration..............................................................135 6. Abdampfrüdtstand, Glührüc stand und Glüh Verlust ........................................135 7. Elektrolytische Leitfähigkeit ....................................................................................136 8. Interferometerwert ..................................................................................................137 9. Dichte (Spezifisches Gewicht) ..................................................................................137 10. Die Radioaktivität von Trinkwasser und ihre Messung......................................137 a) Dekontaminierung................................................................................................140 D. Künstliche Wasserzusätze ................................................................................................141 1. Freies Chlor und gebundenes wirksames Chlor ................................................141 a) Freies wirksames Chlor ......................................................................................141 b) Gebundenes wirksames Chlor ..........................................................................141 c) Gesamtchlor ........................................................................................................141 A. Bestimmung von freiem wirksamen Chlor ............................................141 I. Kolorimetrische Verfahren ....................................................................141 II. Titrimetrische Bestimmung des freien Chlors mit DPD ................142 B. Titrimetrische Bestimmung des Gesamtchlors ........................................142 C. Bestimmung des gebundenen wirksamen Chlors ....................................142 2. Chlorbedarf des Wassers (Chlorbindungsvermögen) ............................................142 3. Ozon ..........................................................................................................................143 4. Wasserstoffsuperoxyd ..............................................................................................143 5. Silber ..........................................................................................................................144 6. Aluminium-Bestimmung ..........................................................................................144 a) Kolorimetrische Aluminium-Bestimmung ........................................................144 b) Aluminium-Bestimmung nach Gad....................................................................144 7. Bestimmung der Polyphosphate ..............................................................................145 8. Sulfit-Bestimmung ....................................................................................................145 9. Hydrazin-Bestimmung ................................................145 a) Technische Bedeutung des Kohlensäuregehalts des Wassers............................17. b) Die zugehörige Kohlensäure ..............................................................................179 c) Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und Rostschutzschicht ................................180 d) Die Überschuß-Kohlensäure................................................................................181 e) pH-Wert in Gleichgewichtswässern ....................................................................181 6. Entsäuerung des Wassers ............................................. 183 a) Mechanische Entsäuerung .......................................... J83 b) Chemische Entsäuerung (Marmor, gebr. Dolomit, Ca(OH)j) .......... 186 c) Korrosionsschutz der Leitungsrohre durch Phosphat-Impfung .......... 191 d) Korrosionsschutz durch Silikat-Behandlung .......................... 193 7. Eisen und Mangan .................................................. 193 a) Eisen und Mangan im Leitungswasser..............................................................193 b) Enteisenung (Offene u. geschlossene, Chemische) ..........................................194 c) Entmanganung ....................................................................................................197 8. Die Härte des Wassers..............................................................................................19 S a) Begriff der Härte..................................................................................................Î9S b) Vorkommen der Härtebilder..............................................................................200 c) Hygienische Bedeutung der Karbonathärte......................................................201 d) Verhärtung des Grundwassers durch Müllhalden............................................201 e) Gesundheitliche Bedeutung der Wasserhärte ....................................................202 f) Bedeutung der Wasserhärte für Brauchwasser und technische Zwecke..........203 g) Wasserstein ..........................................................................................................204 h) Enthärtung von Brauchwässern ........................................................................204 i) Ionenaustausch-Verfahren ..................................................................................2C6 k) Polyphophat-Impfung..........................................................................................209 9. Metalle u. a........................................................ 211 a) Blei ............................................................ 211 b) Kupfer ......................................................... 213 c) Arsen .......................................................... 213 d) Zink ........................................................... 214 e) Zinn ........................................................... 215 f) Aluminium ..................................................... 215 g) Chrom, Cadmium, Antimon u. a.................................. 215 10. Sauerstoff ......................................................... 216 11. Schwefelwasserstoff ................................................. 217 B. Beispiele für Analysen von Leitungswasser und deren Begutachtung........................218 1. Obersicht über vorkommende Analysenwerte........................................................218 a) Wasseruntersudiung Ibergquelle ........................................................................218 b) Wasserwerk .........................................................................................................220 c) Wasser aus dem Tiefbrunnen in C......................................................................221 d) Wasser aus dem Tiefbrunnen der Firma B....................................................223 e) Günstige und ungünstige Werte für Leitungswasser ......................................225 [. Untersuchung und Beurteilung von Schwimm bad waiser, Wasser für Bauzwecke, Oberflächenwasser (Vorflut) und Abwasser....................................226 A. Schwimmbadwasser ..................................................... 226 1. Chemische Untersuchung des Schwimmbadwassers........................ 230 2. Hygienisch-chemische Beurteilung des Schwimmbadwassers .............. 230 3. Nachweis von Harnbestandteilen im Sdiwimmbadwasser.................. 231 B. Wasser für Bauzwecke ................................................... 232 1. Beurteilung der Betonschädlichkeit ........................................................................233 2. Grenzwerte für Betonschädlükeit des Wassers....................................................234 3. Sulfatbeständige Zemente ........................................................................................235 4. Beton-Anmachwasser ................................................................................................235 5. Grenzwerte für Wasser, das mit Eisen und Stahl in Berührung ist....................236 C. Oberflächenwasser und Vorfluter .......................................... 236 1. Gewässer-Verunreinigung ......................................................................................237 2. Bestimmung des biochemischen Sauerstoffbedarfs..................................................240 3. Biomassentiter ..........................................................................................................241 4. Bestimmung des Phenolgehalts ................................................................................242 5. Quantitative Bestimmung der Detergentien (Tenside).................... 242 D. Abwasser ............................................................. 244 1. Probenahme ....................................................... 244 2. Einige spezielle Abwasserprüfungen .................................. 246 3. Beurteilung des Abwassers ........................................... 248 4. Abwasserklärung ................................................... 250 5. Biologische Reinigungsverfahren ...................................... 250 6. Die dritte Abwasserreinigungsstufe ................................... 253 7. Gewerbliche Abwässer ............................................... 253 E. Einige Bemerkungen über Kesselspeisewasser, Kesselwasser und Kühlwasser...... 256 1. Kesselspeisewasser .................................................. 256 a) Allgemeines ........................................................................................................256 b) Kieselsäure im Kesselspeisewasser ....................................................................257 c) Sauerstoff im Kesselspeisewasser ......................................................................258 d) Hydrazin-Bestimmung ....................................................................................259 2. Kühlwasser ................................................................................................................260 F. Wasser für Brauereizwecke ..............................................................................................261 VIII. Mineralwasser und Heilwasser ............................................................................................263 A. Mineralwasser ....................................................................................................................263 B. Heilwasser ........................................................................................................................264 1. Analysen-Normen......................................................................................................267 a) Die große Heilwasser-Analyse ..........................................................................267 b) Die kleine Heilwasser-Analyse ..........................................................................269 c) Kontroll-Analyse ................................................................................................270 d) Hygienische Untersudiung ..................................................................................270 2. Erläuterungen zur Heilwasser-Analyse....................................................................270 1. Kationen-Bestimmungen ....................................................................................271 a) Kalium- und Natrium-Bestimmung ..........................................................271 b) Lithium-Bestimmung ....................................................................................272 c) Flammenphotometrische Lithium-Bestimmung ......................................272 d) Calcium- und Magnesium-Bestimmung ....................................................272 e) Eisen-Bestimmung..........................................................................................273 2. Anionen-Bestimmungen ....................................................................................273 a) Chlorid-Bestimmung ....................................................................................273 b) Sulfat-Bestimmung ......................................................................................274 c) Bestimmung der Borsäure............................................................................274 d) Bestimmung von Jodid und Bromid ........................................................275 3. Bestimmung der Spurenelemente..............................................................................275 a) Dithizon-Methode ..............................................................................................275 b) Dithizon-Analyse ................................................................................................277 c) Beispiel einer kleinen Hellwasser-Analyse ....................................................281 C. Das Wasser als Stoff ........................................................................................................282 IX. Reagenzien für Trinkwasseruntersuchung..........................................................................285 X. Begleitschein für Wasserproben............................................................................................292 Literatutverzeidutis ..........................................................................................................................294 2. Teil BAKTERIOLOGIE DES TRINKWASSERS von Dr. med. Helmut Peter, Hameln I. Allgemeines zu bakteriologischen Untersuchungsverfahren ............................................301 II. Der bakteriologische Arbeitsplatz..........................................................................................304 III. Wasser und Krankheiten........................................................................................................307 IV. Zur Ortsbesichtigung................................................................................................................313 V. Die Probeentnahme ..................................................................................................................317 VI. Die Bestimmung der Gesamtkeimzahl..................................................................................322 VII. Die Bestimmung von E. Coli und von coliformen Keimen............................................330 VIII. Pathogene Colistämme ............................................................................................................343 IX. Der Nachweis von Enterokokken und Clostridium Welchii ............................................344 X. Der Nachweis von Viren und Bakteriophagen ..................................................................348 XI. Das Membranfilterverfahren ..................................................................................................352 XII. Die bakteriologische Untersuchung des Badewassers ........................................................360 XIII. Der Nachweis pathogener Keime im Wasser......................................................................364 Literaturverzeichnis ..........................................................................................................................370 3. Teil BIOLOGIE DES WASSERS von Dr. rer. nat. Dietrich Lüdemann, Berlin I. Biologische Wasseruntersuchungen ..........................................................................................379 II. Methodik ....................................................................................................................................381 A. Probenahme ..........................................................................................................................381 1. Biologische Gewässeruntersuchung ..............................................................................381 B. Geräte ....................................................................................................................................3b 4 1. Membranfilter-Verfahren ............................................................................................386 2. Boden- und Schlammuntersuchungen ..........................................................................388 C. ökologische Verfahren der biologischen Wasseranalyse ................................................391 1. Saprobiensystem ............................................................................................................391 2. Leitorganismen ..............................................................................................................394 3. Beurteilung der Ergebnisse............................................................................................396 III. Biologische Trinkwasseruntersuchung......................................................................................401 A. Organismen in Wassergewinnungs- und Aufbereitungsanlagen....................................402 B. Mängel an Quellfassungen....................................................................................................404 C. Wasserwerksanlagen ............................................................................................................404 1. Langsamfilter ..................................................................................................................407 2. Schnellfilter ....................................................................................................................408 3. Aktivkohlefilter ............................................................................................................409 4. Leitungsnetz ....................................................................................................................409 IV. Möglichkeiten zur Bekämpfung von Organismen in Trinkwasserversorgungsanlagen 410 Literaturverzeichnis ..........................................................................................................................415 Sachregister zum 1.—3. Teil .......................................................417
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