W poprzedniej części tego cyklu poznaliśmy sposoby wytwarzania ozonu oraz historię jego zastosowania w uzdaniu wody. W tej części zostaną omówione możliwości efektywnego wykorzystania ozonu w uzdatnianiu wody basenowej.

Jak zostało powiedziane w części pierwszej, 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.

Dla właściwego przeprowadzenia procesów dezynfekcji wody bardzo istotny jest właściwy dobór dawki środka dezynfekcyjnego oraz czasu jego kontaktu z zanieczyszczeniami. Parametry te określa wskaźnik CT, który stanowi iloczyn stężenia środka dezynfekcyjnego C (mg/l) oraz czasu kontaktu T (min) i jest określany dla inaktywacji na poziomie 99% (2-log) w temperaturze 25^oC i pH mieszczącym się w przedziale od 6,0 do 7,0.

Dla przypomnienia w tabeli 1 podano porównanie wartości wskaźnika CT dla chloru i ozonu w odniesieniu do poszczególnych mikroorganizmów. Z tego zestawienia widać, że ozon jest ponad 2800 razy skuteczniejszy od chloru w działaniu przeciwko Cryptosporidium.

Obecnie w technologiach basenowych ozonowanie stosuje się na różnych etapach uzdatniania wody. W ostatnim czasie projektowanych i budowanych jest wiele obiektów, w których wykorzystuje się wodę z własnych ujęć oraz wody geotermalne. W tym przypadku ozon stosuje się do tzw. ozonowania wstępnego. Najczęściej jest to pierwszy etap uzdatniania, w którym używa się niskich dawek ozonu, a czas kontaktu jest stosunkowo krótki. Ze względu na dużą ilość występujących w tych wodach zanieczyszczeń ilość ozonu resztkowego w układzie pozostaje znikoma.

Prowadzone na tym etapie ozonowanie wstępne ma zazwyczaj na celu:

• utlenianie niektórych metali (Fe i Mn),
• obniżenie intensywności barwy wody,
• ułatwienie mikrokoagulacji,
• poprawę smaku i zapachu wody,
• obniżenie potencjału tworzenia THM-ów,
• obniżenie ilości glonów,
• utlenienie związków organicznych.

Jednak zdecydowana większość obiektów basenowych zasilana jest wodą pochodzącą z sieci wodociągowej, a więc wodą przeznaczoną do spożycia. Woda taka nie wymaga uzdatniania przed jej wprowadzeniem do układów basenowych. 

Zgodnie z normą

Zastosowanie ozonu w uzdatnianiu wody basenowej reguluje zaktualizowana w listopadzie 2012 r. norma DIN 19643-3. Wymagania normy określają również warunki stosowania ozonu. Należy jednak pamiętać, aby jednocześnie stosować ogólne zalecenia opisanie w normie DIN 19643-1 oraz stosować filtry basenowe o konstrukcji spełniającej wymagania normy DIN 19605 / DIN 19624.

W procesach uzdatniania wody basenowej z wykorzystaniem ozonu możliwe jest zastosowanie różnych kombinacji procesów filtracji i dezynfekcji, jednak stosowane są dwie podstawowe. W Polsce kilkanaście lat temu wykonywane były również inne kombinacje tego procesu uzdatniania i ozonowania wody basenowej, jednak metody ta były mało efektywne i drogie eksploatacyjnie.

Do podstawowych metod ozonowania wody basenowej należą:

1. Proces realizowany według schematu przedstawionego na rys. 2.

W pierwszym etapie tego procesu większe zanieczyszczenia w postaci cząstek stałych i koloidalnych są flokowane i częściowo wytrącane. W trakcie filtracji na złożu piaskowym zanieczyszczenia te są usuwane. W dalszym etapie filtrat poddawany jest ozonowaniu w celu utlenienia związków chemicznych i dezaktywacji mikroorganizmów. W trzecim etapie tego procesu woda kierowania jest do filtra ze złożem sorpcyjnym, gdzie następuje filtracja osadów wytrąconych w procesie ozonowania oraz usuwanie ubocznych produktów ozonowania oraz ozonu resztkowego. W ostatnim etapie woda jest poddawania chlorowaniu do poziomu wymaganego dla określonych basenów.

2. Proces realizowany według schematu przedstawionego na rys. 3.

W tym procesie w jednym etapie połączona jest flokulacja, filtracja mechaniczna i filtracja sorpcyjna. Etap ten jest poprzedzony ozonowaniem w ciśnieniowym zbiorniku reakcyjnym. Taki proces uzdatniania jest tańszy inwestycyjne, lecz następuje szybsze zużycie zdolności sorpcyjnych węgla aktywnego. Należy zwrócić uwagę, że realizacja tego procesu może pozwolić na czasowe wyłączenie flokulacji. Może to jednak nastąpić tylko pod warunkiem spełnienia wszystkich parametrów filtratu wymaganych przepisami. Jednak niezależnie od sposobu prowadzenia filtracji należy dokładne ustawić i wyregulować procesy koagulacji oraz ustabilizować wartość pH wody na wymaganym poziomie.

Należy uznać za niedopuszczalne praktyki stosowania koagulantów, dla których nie są określone ilości substancji czynnych, oraz prowadzenia koagulacji bez wymaganego czasu reakcji. Zazwyczaj czas pomiędzy momentem dozowania koagulantu a napływem skoagulowanej wody do filtra powinien wynosić 10 sekund, przy zachowaniu wymaganej prędkości przepływu wody w rurociągach. Należy również pamiętać o istniejącym wymogu udowodnienia prawidłowego procesu flokulacji poprzez sprawdzenie poziomu substancji czynnej w wodzie basenowej.

Aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie filtracji wody basenowej na wszystkich etapach, należy bezwzględnie stosować konstrukcję filtrów zgodną z DIN 19605 / DIN 19624.

Stosowany od wielu lat w Polsce sposób ozonowania wody basenowej przedstawia schemat na rys. 4.

W tak prowadzonym procesie ozon dozowany jest do szczelnego zbiornika wyrównawczego. Jak wiadomo, zbiornik wyrównawczy jest zbiornikiem bezciśnieniowym. W związku z tym efektywność rozpuszczania ozonu w wodzie jest stosunkowo niska. Dlatego też ze względów ekonomicznych norma DIN nie przewiduje stosowania takich układów dezynfekcji wody basenowej.

Jaki ozonator wybrać?

Przy projektowaniu i realizacji instalacji basenowych z wykorzystaniem ozonowania należy bardzo starannie dobrać wszystkie urządzenia. Dotyczy to zarówno konstrukcji ozonatorów, jak i układów zabezpieczających przed przedawkowaniem ilości ozonu w wodzie basenowej oraz zabezpieczenia pomieszczeń, do których może dostać się ozon w przypadku sytuacji awaryjnych. Pomieszczenia, w których zlokalizowane są ozonatory oraz przebiegają rurociągi doprowadzające ozon do układów, powinny posiadać czujniki ozonu w powietrzu wraz z odpowiednim systemem alarmowym. Ze względów bezpieczeństwa zaleca się stosowanie ozonatorów podciśnieniowych, dających wyższy poziom bezpieczeństwa pracownikom.

Uwzględniając efektywność pracy ozonatorów, należy stosować jedynie takie, które wytwarzają ozon o koncentracji nie mniejszej niż 20 g O₃/Nm³. Stosowanie ozonatorów o mniejszym stężeniu ozonu powoduje gorsze mieszanie się ozonu z wodą basenową.

Dobór ozonatora powinien uwzględniać również charakter basenu, do którego będzie ozon wprowadzany. Wymagana ilość wprowadzanego ozonu zależy w głównej mierze od temperatury wody basenowej i wynosi od 0,8 do 1,5 g/m³. Kolejnym istotnym czynnikiem jest właściwie dobrany czas reakcji rozpuszczonego ozonu, tzw. czas kontaktu – powinien on wynosić co najmniej 3 minuty i zapewnić utworzenie skutecznej bariery mikrobiologicznej. Należy pamiętać, że wymagane jest codzienne dokonywanie ręcznego pomiaru stężenia ozonu w wodzie przed wprowadzeniem go do filtra sorpcyjnego w celu kontroli jego zawartości, która nie powinna być niższa niż 0,3 mg/m³.

Stosowanie technologii ozonowania wymaga szczególnej staranności w zachowaniu właściwych parametrów złoża filtracyjnego, co związane jest z kontrolowalnym procesem płukania filtrów. W celu utrzymania właściwej czystości złoża filtracyjnego płukanie filtrów powinno odbywać się wodą zawierającą odpowiednią ilość środka dezynfekcyjnego w postaci chloru lub dwutlenku chloru.

Dobór konstrukcji filtra powinien uwzględniać możliwość dużego rozprężania się złoża filtracyjnego podczas płukania, który może wynosić ponad 20%. Zastosowanie niewłaściwej konstrukcji filtrów może być przyczyną dużego ubytku złoża filtracyjnego – węgla aktywnego – podczas płukania lub niewłaściwego płukania

Technologia ozonowania jest bardzo efektywnym sposobem uzdatniania wody basenowej, lecz wymaga ona bardzo dużej staranności w doborze odpowiednich urządzeń, w wykonawstwie instalacji oraz jej eksploatacji.

Autor jest prezesm zarządu firmy TRANSCOM Sp z o.o. Katowice

www.transcom.pl, w.sobiech@transcom.pl

TEKST | Władysław Sobiech