Omgekeerde osmose

Leestijd 3 minuten

Bijgewerkt – 3 februari 2024

Inleiding tot omgekeerde osmose

Wie kent het niet, en voor eigenaren van kersenboomgaarden is het een gruwel, het openbarsten van rijpe kersen na een regenbui.

De reden hiervoor is het werk van de osmose (Grieks voor “penetratie”): Regenwater bevat slechts enkele opgeloste deeltjes. Het heeft daarom een hoog chemisch potentieel.
Het suikerrijke water in de kersenpulp bevat veel opgeloste stoffen. Het heeft daarom een laag chemisch potentieel.
Om de potentiaalverschillen te egaliseren absorbeert de pulp het regenwater, waardoor het volume van de kers toeneemt en uiteindelijk de schil de druk niet meer kan weerstaan en barst.

De Omgekeerde osmose gaat de tegenovergestelde kant op: water met veel onzuiverheden moet in zijn concentratie aan verschillende (schadelijke) stoffen worden omgezet in water met weinig (of geen) onzuiverheden.
Hiertoe wordt het vervuilde water onder hoge druk door fijne membranen geperst. De te verwijderen stoffen blijven daar vastzitten. Afhankelijk van de fijnheid van de membraanporiën is het uittredende water nu vrij van vuil en ongewenste stoffen zoals bacteriën, virussen, hormonen, antibiotica etc.
Om de osmotische druk van drinkwater van circa 2 bar te overwinnen, moet de toegepaste druk minimaal 50% hoger zijn. Naarmate het zoutgehalte toeneemt, neemt ook de osmotische druk toe; zout water vereist een veel hogere druk: bij verzadiging moet ongeveer 350 bar worden gebruikt.

Omgekeerde osmosesystemen voor de drinkwaterproductie

Het produceren van drinkwater uit regen-, rivier- of vijverwater was het oorspronkelijke idee achter de omgekeerde osmosetechnologie. Op dit proces gebaseerde systemen worden gebruikt in crisisgebieden, in de ruimtevaart of in ontwikkelingslanden.

Met de toenemende vervuiling van drinkwater, vooral door schadelijke medicijnresten, wordt het belang van deze reinigingsprocessen ook in de privéomgeving steeds belangrijker.

De eisen aan filtertechnologieën zijn dienovereenkomstig toegenomen. Terwijl voorheen alleen vuildeeltjes > 10 µm moesten worden verwijderd, moeten er tegenwoordig veel moeilijkere taken worden uitgevoerd.
Filters die bijvoorbeeld arseen, lood, cadmium, natrium, sulfaat, calcium, magnesium, fosfaten, chloriden, fluoriden, nitraten, nitriet, radioactieve stoffen, bacteriën, virussen, dioxines, organische stoffen, chloor, pesticiden, insecticiden en medicijnen vasthouden resten werken met poriebreedtes van slechts 0,02 µm. Ter vergelijking: een fijn mensenhaar meet tussen 0,02 en 0,04 mm, wat 1000 keer dikker is. Bacteriën zijn tussen de 0,1 en 700 µm groot en virussen tussen de 0,015 en 0,44 µm.

De filterprestaties van omgekeerde osmosesystemen worden weergegeven in GPD (gallons per dag). 100 GPD komt overeen met een dagelijkse productie van 380 liter zuiver water.

In de handel verkrijgbare systemen produceren gewoonlijk tussen de 1.500 en 2.250 liter per dag (400 tot 600 GPD), of ongeveer 1,1 tot 1,5 liter per minuut, en kosten in 7-traps filterstructuur 300..400 euro, inclusief vervangende filterset.

Hygiëne aspecten

Omdat alleen virussen kleiner dan 0,02 µm nog door het fijnste filter kunnen gaan, mag je ervan uitgaan dat er geen zorgen zijn over de hygiëne.

Tijdens vakantieperioden waarin geen water wordt afgenomen, kunnen bacteriën zich in de filters nestelen. Deze zouden echter geen kans hebben om het 0,02 µm-filter te passeren. Bovendien zorgen geautomatiseerde spoelintervallen ervoor dat dergelijke kolonisatie wordt voorkomen.

De steriliteit van de 99.99% wordt gegarandeerd door stroomafwaartse UV-sterilisatiesystemen. Hier stroomt het water langs een cilinder van kwartsglas, waarin een UV-lamp is geïnstalleerd. UV-licht doodt bacteriën en virussen en voorkomt algenvorming.

Met één 16W UV-lamp Bij ongeveer 130 euro, met het bovengenoemde debiet, een IRAY-dosis van ongeveer 4.000 J/m³ Realiseerbaar - tien keer de waarde van wat in de praktijk als standaardaanbeveling wordt beschouwd.

Chloor en chlooramines worden bij voldoende UV-C-dosering afgebroken. Om de benodigde dosis te bereiken is echter een langzame (!) doorgang van het te zuiveren water in het UV-C voorzuiveringsapparaat nodig.

Idealiter zou het systeem voor dagelijks gebruik thuis moeten werken via een doseersysteem met een laag debiet (ca. 1 liter per minuut). Het water wordt uit het leidingnet gehaald en via de doseerpomp door het UV-C voorzuiveringsapparaat afgevuld in een hygiënische drinkwatertank (inhoud ca. 30 liter, of aangepast aan het dagelijks drinkwaterverbruik).
Door het extreem lage debiet is het resulterende water vrij van chloor en ziektekiemen.

Riolering

Omdat bij de behandeling van zuiver osmosewater ook verontreinigd afvalwater ontstaat, stijgt het effectieve waterverbruik met zo’n 100% of meer.

Het hierboven genoemde 7-traps systeem gebruikt 1 liter afvalwater voor 1 liter osmosewater.

In dit opzicht is bij het installeren van een omgekeerde osmose-installatie altijd een afvalwaterleiding vereist. Indien nodig kan dit afvalwater ook in een stortbak worden gestort waaruit het toilet wordt doorgespoeld, mits er in de woning twee watercircuits zijn aangelegd.

Lopende kosten

Vanaf een leidingdruk van 3 bar kan een omgekeerde osmose-installatie zonder elektriciteit werken. Wil je echter niet zonder automatische spoeling en een UV-hygiënestation, dan heb je een 230V-aansluiting nodig.

A Filterwissel elke zes maanden kost ongeveer 50 euro.

UV-C-lampen hebben een levensduur van 8.000 tot 10.000 uur, oftewel ongeveer een jaar, en kosten ongeveer 20 euro.

In totaal zijn er maandelijks 12 tot 15 euro aan vaste kosten voor de exploitatie.

Economie

Wie naast het hygiëneaspect ook rekening wil houden met economische overwegingen, zal het spoelwater niet ongebruikt in de afvoer willen laten verdwijnen.

Houd er echter rekening mee dat dit spoelwater de “verontreinigingen” bevat die in een hogere concentratie worden uitgespoeld dan normaal water, ongeacht de herkomst ervan, en daarom niet voor hygiënekritische taken mag worden gebruikt!

Er is echter niets mis met een aparte watervoorziening voor bijvoorbeeld het doorspoelen van het toilet.