W tym cyku artykułów postaramy się dociec, z jakiego powodu w polskich projektach technologii uzdatniania wody basenowej unika się instalacji ozonowania. Przeanalizujemy również formalne oraz techniczne aspekty stosowania tej technologii uzdatniania wody basenowej

Wydaje się, że powody ograniczenia popularności tej technologii na pływalniach są takie same jak w przypadku ograniczenia liczby betonowych niecek basenowych na rzecz niecek ze stali nierdzewnej. W obu przypadkach zarówno ilość instalacji ozonowania, jak i liczba wykonywanych basenów betowych została ograniczona nie ze względu na ich walory eksploatacyjne, lecz ze względu na niższe wymogi co do ich wykonawstwa. Sytuacja ta ma wiele przyczyn. Do najważniejszych należą:

• stosowanie kryterium najniższej ceny przy wyborze wykonawcy robót projektowych i budowlanych,
• brak odpowiedniego doświadczenia wykonawców,
• niski poziom nadzoru inwestorskiego,
• brak zainteresowania projektantów tymi technologiami, natomiast promowanie za wszelką cenę innych, nieracjonalnych rozwiązań, często podyktowanych względami komercyjnymi.

Zarówno wykonawstwo instalacji ozonowania, jak i budowa niecek betonowych, szczególnie tych zewnętrznych, nie toleruje wszechobecnej, a co gorsza powszechnie akceptowalnej „bylejakości”. Nie są to odosobnione przypadki, że w basenach wyposażonych w instalacje ozonowania po 2 miesiącach od ich uruchomienia ozonatory są wyłączane z powodu wyczuwalnej woni ozonu i korozji elementów metalowych. Czy jest to wina technologii ozonowania ? Nie, to jest wina wykonawcy, nadzoru inwestorskiego, a często również projektanta.

Analizując tę sytuację, należy zadać sobie pytanie, dlaczego w krajach skandynawskich, np. w Norwegii, baseny ze stali nierdzewnej nie cieszą się taką popularnością jak w Polsce. Tam, nawet na zewnątrz, gdzie zimą grubość pokrywy lodowej wynosi ok. 0,5 m, budowane są baseny betonowe z systemem uszczelnień i porcelaną basenową. Co więcej, stosowana jest chemia budowalna, która uchodzi w Polsce za mniej profesjonalną.

W tej sytuacji najwłaściwsze będzie zapoznanie się z poszczególnymi rozwiązaniami technicznymi, przeanalizowanie wszystkich za i przeciw, i dopiero wtedy podjęcie świadomej decyzji o wyborze takiej czy innej technologii. Postarajmy się więc najpierw zapoznać z technologią ozonowania wody basenowej.

Co to jest ozon?

Ozon (O₃) jest aktywną formą tlenu (O₂) i bardzo silnym środkiem utleniającym. W atmosferze ziemskiej występował zawsze w ilościach śladowych. Ozon jest generowany naturalnie przez krótkotrwałe słoneczne promieniowanie ultrafioletowe i pojawia się w górnej części atmosfery ziemskiej (ozonosfera) w postaci gazu. Ozon może być również produkowany naturalnie przez wyładowania atmosferyczne.

W technologiach uzdatniania wody stosuje się głównie dwie metody jego wytwarzania:

• wyładowania elektrostatyczne (wyładowania atmosferyczne, generatory ozonu) – rys. 1;
• działanie promieni UV (lampy UV) o długości fali λ < 240 nm (185 nm) – rys. 2.

Obydwa te sposoby, poprzez dodanie energii do cząsteczek tlenu (O₂), rozszczepiają ją na pojedyncze atomy tlenu (O) – następuje zerwanie wiązania atomowego pomiędzy cząsteczką tlenu. Następnie atomy te łączą się z innymi cząsteczkami tlenu (O₂) i wytwarzają ozon (O₃).

Historia ozonu w uzdatnianiu wody

Ozon, który ma charakterystyczny zapach, został odkryty w 1840 r. Otrzymał nazwę od greckiego słowa „ozein”, które oznacza właśnie „zapach”. W roku 1886 została określona jego zdolność do dezynfekcji zanieczyszczonej wody, a już w 1915 r. w całej Europie działało co najmniej 49 dużych instalacji ozonowania wody.

Obecnie jest duże zainteresowanie stosowaniem ozonu ze względu na możliwość ograniczenia ilości tworzących się ubocznych produktów dezynfekcji, w tym THM-ów.

Charakterystyka ozonu

Ozon w technologiach uzdatniania wody (i nie tylko) jest powszechnie stosowany z uwagi na posiadany wysoki potencjał utleniający wynoszący ok. 2070 mV (tabela 1).

Inne właściwości ozonu:

• zapach – wyczuwalna detekcja w stężeniach już na poziomie 0,01 ppm w powietrzu;
• stabilność – ozon jest gazem niestabilnym, w temperaturze pokojowej nieprzereagowany powraca do tlenu molekularnego;
• właściwości utleniające – ozon jest najsilniejszym samodzielnym utleniaczem obecnie dostępnym do zastosowań w technologiach uzdatniania wody;
• dezynfekcja – ozon rozbija komórkową membranę mikroorganizmów i rozprasza cytoplazmę bakteryjną do roztworu, co uniemożliwia ich reaktywację. Proces ten odbywa się w ciągu ok. 2 sekund. Czas reakcji stanowi główną zaletę ozonu w stosunku do chloru, który wymaga dłuższych czasów na proces dezynfekcji. Ozon niszczy bakterie E. Coli 3,125 razy szybciej niż chlor. Bakteria Legionella pneumophila ulega zniszczeniu przy stosunkowo niskiej dawce ozonu. Inaktywacja wirusów przy użyciu ozonu przekracza redukcję na poziomie 3-log (99,9%) przy dawce 0,4 ppm i 2 minutach oddziaływania. Ozon jest również skuteczny w inaktywacji przetrwalników, zarodników, torbieli i cyst.

Z porównania wartości wskaźnika CT dla chloru i ozonu w odniesieniu do poszczególnych mikroorganizmów widać, że ozon jest ponad 2800 razy skuteczniejszy od chloru w działaniu przeciwko Cryptosporidium (tabela 2).

* Wskaźnik CT stanowi iloczyn stężenia środka dezynfekcyjnego C (mg/l) oraz czasu kontaktu T (min). Jest on określany dla inaktywacji na poziomie 99% (2-log) w temperaturze 25^oC i pH=6,0 do 7,0.

Ozon w uzdatnianiu wody basenowej

Uzdatniania wody w basenie nie należy porównywać z uzdatnianiem wody pitnej, gdyż jest ono bardziej złożone. Woda basenowa podlega ciągłemu i różnorodnemu skażeniu pochodzącego od kąpiących się. Ta różnorodność zanieczyszczeń musi być usunięta lub zniszczona. Baseny odkryte są również zanieczyszczone odchodami ptaków, kurzem, liśćmi i zanieczyszczeniami atmosferycznymi. Ponadto woda basenowa musi być poddawana ciągłemu recyklingowi.

Ozon, jako najsilniejszy utleniacz stosowany w uzdatnianiu wody basenowej, ma zdolność do niszczenia glonów i bakterii, inaktywacji wirusów i utleniania wielu organicznych i nieorganicznych zanieczyszczeń, które występują w wodnych roztworach. Pozwala na uzdatnianie wody basenowej w obiegach zamkniętych bez obaw przed wysoką koncentracją rozpuszczonych substancji chemicznych.

Inną bardzo istotną zaletą ozonu jest możliwość łatwej destrukcji jego pozostałości po procesie utleniania. Destrukcję tę można realizować poprzez:

• działanie promieni UV o długości fali λ ˃ 254 nm (lampy UV) wg. wzoru

3O₃ + hv + H₂0          2OH + 4O₂

• redukcję na węglu aktywnym.

Głównymi zaletami stosowania ozonu do uzdatniania wody basenowej są:

• szybkie i pewne niszczenie drobnoustrojów,
• utlenienie materii organicznej, w tym związków mocznika i azotu,
• utlenianie niektórych metali (Fe i Mn),
• brak charakterystycznego zapachu chloru panującego w pływalniach,
• brak podrażnień skóry i oczu,
• poprawa właściwości organoleptycznych wody (barwa, smak),
• wzrost biodegradowalności materii organicznej przed filtracją,
• w niektórych konfiguracjach instalacji – możliwość ograniczenia lub wyeliminowania konieczności prowadzenia koagulacji,
• kontrola rozwoju glonów poprzez zakłócenia procesów metabolicznych wielu rodzajów alg,
• możliwość uzyskania zaawansowanych metod utleniania (AOP).

Głównymi wadami stosowania ozonu do uzdatniania wody basenowej są:

• konieczność wytwarzania na miejscu i niezwłocznego wprowadzania do wody na określony czas kontaktu,
• konieczność usuwania, aby jego poziom po procesie sorpcji nie był wyższy niż 0,05 mg/l.

Podstawą stosowania ozonowania wody basenowej są zalecenia normy DIN 19643-3 z listopada 2012 r. Do najważniejszych warunków stosowania ozonu należą:

1)   określony czasy kontaktu ozonu z uzdatnianą wodą basenową;

2)   stosowanie dopuszczalnych metod wprowadzania i destrukcji ozonu w instalacji basenowej;

3)   stosowanie dopuszczalnych metod sterowania ilością dozowanego ozonu:

– według zalecanych dawek na m³ wydajności instalacji uzdatniania wody basenowej,

– według ciągłego pomiaru poziomu chloru związanego,

– według ciągłego pomiaru poziomu ozonu resztkowego jako dodatkowego zabezpieczenia,

– w przypadku basenów dla zwierząt (brak innych utleniaczy) według ciągłego pomiaru poziomu potencjału redox.

Zapraszamy do lektury kolejnych wydań magazynu „Pływalnie i Baseny”!

Autor jest prezesem zarządu TRANSCOM Sp. z o.o. Katowice. www.transcom.pl, e-mail: w.sobiech@transcom.pl

TEKST | Władysław Sobiech
FOTO | Archiwum Firmy Transcom