Wasser: Eigenschaften, Verschmutzung und Reinigung

Kapillarität

Wenn man ein Glasrohr mit einer offenen Stelle an beiden Enden und einem kleinen Innendurchmesser (Kapillare) in einen Behälter mit Wasser stellt, steigt das Wasser im Rohr auf. Dies geschieht, weil die Adhäsionskraft zwischen den Wassermolekülen und dem Glas stärker ist als die Kohäsionskraft zwischen den Wassermolekülen.

Viskosität

Viskosität ist ein Maß für den Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen. Das bedeutet, dass eine Flüssigkeit mit höherer Viskosität langsamer fließt. Die Viskosität einer Flüssigkeit nimmt mit steigender Temperatur ab, da sie direkt mit den Anziehungskräften zwischen den Molekülen der Flüssigkeit zusammenhängt.

Wasserverschmutzung

Man unterscheidet zwischen:

• Natürliche Verschmutzung: Diese tritt auf, wenn das Wasser durch die Luft oder über den Boden zwischen den Felsen fließt und dabei Mineralien und andere Stoffe mitführt.
• Künstliche Verschmutzung: Diese wird durch menschliche Aktivitäten verursacht und ist hauptsächlich auf Abfälle zurückzuführen, die in Abwässer, Waschmittelabfälle und organische Substanzen umgewandelt werden. Hinzu kommen industrielle und landwirtschaftliche Abwässer.

Eutrophierung von Gewässern

Eutrophierung ist ein natürlicher Alterungsprozess von stehenden Gewässern, bei dem sich Nährstoffe und zersetzende organische Substanzen am Boden ansammeln.

Einige der Veränderungen, die mit der Eutrophierung einhergehen, sind:

1. Biologische Veränderungen

• Das Phytoplankton nimmt zu.
• Blaualgen wachsen stark an, während andere Arten verschwinden.
• Die bakterielle Aktivität nimmt zu.
• Im Wasser lebende Tiere erkranken und sterben.

2. Physikalische Veränderungen

• Die Reste abgestorbener Pflanzen und Tiere sammeln sich am Boden an und verlangsamen den Wasserfluss.
• Das Wasser wird braun und übelriechend. Es kann sich rot, grün, gelb oder braun verfärben.

3. Chemische Veränderungen

• Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sinkt, was sich negativ auf die Organismen auswirkt. Wenn der Sauerstoffgehalt auf 2 mg/l sinkt, sterben alle Tiere.
• Die Konzentration von Stickstoffverbindungen und Phosphaten sowie anderen Chemikalien steigt an.

Behandlung von verunreinigtem Wasser

A. Primärbehandlung: Entfernung großer Feststoffe

1. Screening: Abtrennung großer Feststoffe.
2. Sedimentation: Große Partikel setzen sich durch die Schwerkraft ab, wodurch das Wasser von 35 % der Schadstoffe befreit wird.
3. Bakterieller Abbau: Organische Stoffe werden durch aerobe Bakterien unter Verwendung von Sauerstoff abgebaut.

B. Sekundärbehandlung: Entfernung gelöster organischer Stoffe

4. Entfernung der vorhandenen Feststoffe durch Dekantieren.

C. Tertiärbehandlung: Entfernung gelöster toxischer Stoffe

5. Chemische Behandlung: In dieser Phase wird das Wasser durch chemische Prozesse von Schwermetallen und anderen toxischen Substanzen befreit. Das Wasser ist zu 98 % rein.
6. Desinfektion: Zugabe von Chlorgas zur Beseitigung von Mikroorganismen.

Wasseraufbereitung

Stufen der Wasseraufbereitung

1. Sieben: Verhindert das Eindringen von Fremdkörpern.
2. Vorchlorierung: Beseitigung von Mikroorganismen durch Zugabe von Cl₂.
3. Flockung: Chemische Produkte wie Al₂(SO₄)₃ werden hinzugefügt, um Schwebstoffe zu entfernen.
4. Sedimentation: Die bei der Flockung entstandenen Partikel setzen sich durch die Schwerkraft am Boden der Teiche ab.
5. Filtration: Das Wasser durchläuft einen Filter aus Sand und Steinen, um Verunreinigungen zu entfernen.
6. Chlorierung: Zugabe von Chlorgas, um eine Kontamination durch pathogene Bakterien zu verhindern.
7. Fluoridierung: Zugabe von Fluor, um Karies in der Bevölkerung vorzubeugen.