Eigen waterzuiveringsinstallatie maken

Door een waterzuiveringsinstallatie in het klein na te maken en de stappen van het waterzuiveringsproces te volgen kan je je eigen drinkwater zuiveren. Leer hier hoe je vies slootwater kan omtoveren in drinkwater!

Benodigdheden

• 2 Bekerglazen (inhoud van minimaal 1 L)
• Buchnerfilter + waterstraalpomp + (filter)papier
• Driepoot + gaasje
• Brander
• Spatel
• (Glazen) roerstaaf
• 1 lepel Norit (actieve kool)
• 1 lepel ijzer(lll)chloride (Fe(lll)Cl)
• 10 druppels chloor (bleek)
• Natronloog (NaOH)
• 1 L slootwater
• Thermometer
• pH-meter (merk: Metrohm, serie 704) of lakmoespapier
• Evt. een ijzeren pan

Werkwijze

• Vul een bekerglas met 1 liter slootwater.
• Sluit de Buchnerfilter aan op de waterkraan met een waterstraalpomp zodat deze vacuüm trekt.
• Vouw het ronde papier zo dat het in de Buchnerfilter past en als filter kan dienen
• Giet het slootwater rustig door de Buchnerfilter heen
• Giet het gefilterde water over in een schoon bekerglas
• Zet het bekerglas op een driepoot en het gaasje en zet een brander eronder
• Verwarm het water tot 100 °C en controleer de temperatuur met een thermometer (Door een ijzeren pan te nemen i.p.v. een bekerglas kan je wat tijdwinst boeken, aangezien ijzer warmte geleid
• Haal de pan of het bekerglas van het vuur en laat het even afkoelen. Inmiddels is er wat water verdampt en zal er nog ongeveer 850 ml over zijn.
• Voeg 1 lepel ijzer(lll)chloride toe en roer het mengsel goed met de glazen roerstaaf.
• Laat het mengsel vervolgens minimaal 20 minuten staan tot er vlokkenvorming optreedt en de vlokken naar onder zijn gezakt.
• Giet dit mengsel opnieuw door de Buchnerfilter. Vergeet niet tussendoor de papierfilter te vervangen, wanneer deze verzadigd is. Giet de gefiltreerde vloeistof is een schoon bekerglas.
• De volgende stap is het toevoegen van 10 druppels chloor (bleek). Roer het chloor goed door de vloeistof.
• Voeg vervolgens nog 4 druppels jodium aan de vloeistof toe en roer opnieuw.
• Voeg vervolgens een lepel Norit (actieve kool) toe en roer het mengsel goed. Laat het mengsel minimaal 15 minuten staan.
• Giet opnieuw de vloeistof door de Buchnerfilter met de papierfilter heen en vergeet de papierfilter niet halverwege te vervangen. Controleer met het oog of het water nu goed helder is. Zo niet, herhaal de vorige stap met de Buchnerfilter.
• Meet met de pH-meter of lakmoespapier de pH van het gezuiverde water. Breng de pH met Natronloog (NaOH) terug naar 8,1. Gemiddeld zou dit met 8 druppels NaOH moeten lukken. Vergeet niet na elke druppel goed te roeren met de pH-meter om de juiste pH te meten.

De theorie achter het zuiveringsproces

Omdat de werkwijze van dit practicum soms iets afwijkt van de stappen van een professionele waterzuiveringsinstallatie, wordt de werkwijze van het practicum apart verduidelijkt in deze paragraaf.

Filtreren

Als eerste wordt het slootwater gefilterd met een Buchnerfilter. Door deze te combineren met een waterpomp kan deze vacuüm getrokken worden, waardoor het filterproces sneller verloopt. Het water wordt dan harder/sneller door de filter geperst. Door dit proces worden grote deeltjes uit het water gehaald zoals takjes, beestjes, algengroei, zand enz.

Koken

Vervolgens wordt het slootwater verwarmd tot 100 °C (kookpunt). De meeste bacteriën gaan dood boven de 70 °C. Sommige ziekteverwekkers zijn goed bestand tegen hoge temperaturen, wat we ook wel resistent noemen. Daarom wordt geadviseerd om het water goed door te koken. Deze stap is theoretisch overbodig, omdat de bacteriën later ook worden gedood door bijvoorbeeld chloor. Het allerbelangrijkste is dat het water bacteriologisch betrouwbaar is, omdat vooral jonge kinderen en oudere mensen hier goed ziek van kunnen worden.

Vlokkenvorming

Door Fe(lll)Cl3 (ijzer(lll)chloride) toe te voegen zullen er na een paar minuten vlokken ontstaan. Deze vlokken ‘vangen’ de overgebleven deeltjes. Belangrijk is dat het water een temperatuur boven de 12 °C heeft, omdat ijzer(lll)chloride niet goed functioneert bij een te lage temperatuur. Als het water toch onder de 12 °C is, kan dit probleem worden opgelost door zetmeel toe te voegen. Hierdoor worden de vlokken alsnog gevormd. Door de vloeistof met de vlokken opnieuw door de Buchnerfilter te halen, worden de vlokken met daarmee de ‘gevangen’ stoffen uit het water gefilterd.

Chloor

Chloor wordt gebruikt als pre-oxidatie voor allerlei verbindingen / organische componenten. Daarnaast gebruik je chloor voor het microbiologisch betrouwbaar maken van het water. Groot nadeel van chloor is dat je bijproducten (trihalomethanen) vormt, die in hogere concentraties gedurende langere tijd, kankerverwekkend zijn. Daarom is het belangrijk niet te veel chloor toe te voegen. Chloor doodt lang niet alle bacteriën, virussen en parasieten bij normale doseringen. Stel dat er rond de sloot koeien lopen, dan kan je met chloor alleen nooit de micro-organismen doden die uit de darmen van een koe komen (Cryptosporidiidae cryptosporidium). Cryptosporidium is een parasiet die bij mensen hevige diarree kan veroorzaken. Hij is berucht bij aidspatiënten. Daarnaast is deze parasiet bestand tegen veelgebruikte desinfectiemiddelen zoals Chloor. Er komen in sloten ook parasieten (Giardiinae giardia) voor die je niet doodt met chloor. Om deze redenen is het belangrijk om het water eerst te koken!

Jodium

Wat voor chloor geldt, geldt ook voor jodium. Jodium dood de meeste ziekteverwekkers, maar niet allemaal. Ook jodium vormt bijproducten die in hoge concentratie schadelijk zijn voor de gezondheid. Gebruik dus nooit meer dan de aangegeven hoeveelheid! Wanneer je grote hoeveelheden drinkwater wilt produceren wordt het afgeraden om jodium te gebruiken. In de waterzuiveringsinstallatie wordt om deze reden niet gewerkt met jodium.

Norit

Het water zal na de voorgaande stappen in principe bacterievrij moeten zijn. Maar dan zitten er mogelijk ook nog chemicaliën in het water. Norit (actieve kool) laat chemicaliën aan zich binden. Verder binden geur-, kleur- en smaakstoffen en organische microverontreinigingen zich aan Norit. Vervolgens zal je het water weer door de Buchnerfilter moeten halen om Norit uit het water halen.

pH-correctie

Om het zuiveringsproces compleet te maken wordt de pH teruggebracht naar 8,1. De pH is door ijzer(lll)chloride sterk verlaagd en door Chloor weer een beetje verhoogd. Natronloog (NaOH) is erg basisch en door dit toe te voegen verhoog je dus de pH. Het is belangrijk om de pH in ieder geval boven de 7,5 te krijgen, omdat onder de 7,5 het water agressief is. Hiermee wordt bedoeld dat het leidingen kan aantasten. Ook geeft het een wat zachtere smaak, als de pH boven de 7,5 is.

Chloordioxide

In professionele zuiveringsinstallaties wordt nog gebruik gemaakt van chloordioxide (ClO2) om er voor te zorgen dat het water lang houdbaar blijft. Chloordioxide doodt namelijk de organismen die er onderweg naar de afnemer nog bij het water kunnen komen door bijvoorbeeld slechte leidingen. In dit practicum wordt geen gebruik gemaakt van chloordioxide omdat dit een gevaarlijke stof is. Het wordt gemaakt door zoutzuur, natronchloriet en water met elkaar te laten reageren. Deze reactie is explosief en daarbij is chloordioxide giftig. Toevoegen hiervan kan alleen plaatsvinden in een gecontroleerd proces.

Conclusie

Je hebt nu 1 liter slootwater gezuiverd tot drinkwater. Als alle stappen goed zijn uitgevoerd zou je het water kunnen drinken.
Let op: Drink dit water niet regelmatig! Het water is niet professioneel gezuiverd! Zuiver nooit meer dan 1 liter!