Zastosowania ozonu Woda w basenach

Jakość wody może być znacznie poprawiona a koszty mogą zostać zredukowane w odniesieniu do dłuższego czasu przy zastosowaniu systemów ozonowania w oczyszczaniu wody w basenach.

Zanieczyszczenia wody w basenach

Zanieczyszczenie wody w basenach jest powodowane głównie przez osoby z nich korzystające. Sprawia to, że jest to zanieczyszczenie dynamiczne, które zależy od liczby i "typu" ludzi korzystających z basenów. Zanieczyszczenia wody basenowej mogą zostać podzielone na trzy grupy: mikroorganizmy, zanieczyszczenia nie-rozpuszczone oraz rozpuszczone w wodzie.

Każdy pływający wprowadza do wody basenowej duże ilości mikroorganizmów, takich jak bakterie, grzyby czy wirusy. Wiele z tych mikroorganizmów może być patogenne i wywoływać choroby.
Zanieczyszczenia nie-rozpuszczone to głównie widoczne, unoszące się na powierzchni wody cząsteczki, takie jak włosy i płaty skory, ale również cząsteczki koloidalne, takie jak elementy tkanki skórnej czy pozostałości mydła.

Zanieczyszczenia rozpuszczone stanowi mocz, pot, płyny ustrojowe (z oczu) i ślina. Pot i mocz zawierają wodę, ale także amoniak, mocznik, kreatynę, kreatyninę i aminokwasy. Kiedy te substancje rozpuszczone są w wodzie, nie szkodzą ludziom korzystającym z basenu. Jednakże, kiedy substancje te wchodzą w reakcję z chlorem znajdującym się w wodzie basenowej, utlenienie niecałkowite może doprowadzić do powstania chloramin. Reakcja ta powoduje tak zwany zapach chlorowy, który podrażnia oczy i system oddechowy. W wielu przypadkach, mogą powstawać związki stałe, które mogą być usunięte z wody basenowej jedynie poprzez "odświeżenie" (dodanie świeżej wody) [13,14].

Najważniejsze elementy systemu oczyszczania wody

Ogólnie, systemy oczyszczania dla wody basenowej składają się z filtracji, utleniania, dezynfekcji i "odświeżania" [14]. Konwencjonalny proces oczyszczania wody basenowej przedstawiony jest na rys. 1. Zanieczyszczenia surowe, takie jak włosy usuwane są z wody poprzez filtrację. Mniejsze cząsteczki nie-rozpuszczone usuwane są przez filtracje przez filtry piaskowe. W celu zwiększenia efektywności tej filtracji, może być zastosowana koagulacja. Ułatwia to usuwanie najmniejszych cząstek nie-rozpuszczonych. Cząsteczki rozpuszczone usuwane są za pomocą procesu utleniania przy udziale środka dezynfekującego. Środek ten dezaktywuje także mikroorganizmy. Substancje, które nie mogą być rozłożone musza być stopniowo usuwane poprzez dodawanie wody świeżej.

Rys. 1: Konwencjonalny system oczyszczania wody basenowej

Dodatkowa technika oczyszczania wody basenowej: ozon

Ze względu na silny mechanizm utleniający i dezynfekujący, ozon jest bardzo skuteczny w oczyszczaniu wody basenowej. Ze względu na środki ostrożności ozon może być stosowany jedynie jak dodatkowa technika przy traktowaniu wody w basenach.

Zastosowanie ozonu przy filtracji; wzrost wydajności filtracyjnej i koagulacyjnej

Aby zastosować mechanizm ozonowania w sposób optymalny, ozon wstrzykiwany jest na filtr, przed dodatkiem koagulantów (rys. 1). Po filtracji, dodawany jest chlor aby utrzymać dane stężenie pozostałości w systemie. Ilość chloru dodawana jest mniejsza, kiedy system ma wdrożone ozonowanie.

Zalety:

Zwiększona wydajność filtra

Poprzez traktowanie wody ozonem, tempo biodegradacji naturalnej materii organicznej (NOM) wzrasta. Oznacza to, że duże molekuły rozpadają się do mniejszych, które mogą być łatwiej usunięte w procesie filtracji. Materia organiczna spowoduje wzrost rozwoju bakterii w systemie, ponieważ materia ta stanowi źródło składników odżywczych dla bakterii. Ponowny rozwój bakterii w systemie to efekt niepożądany. Można jednak uzyskać pozytywne rezultaty poprzez wstrzykiwanie ozonu na filtr piaskowy. Badania wykazały, że ozonowanie wstępne (przed filtracją) może doprowadzać do wzrostu efektywności filtracyjnej. Ozon zwiększa tempo biodegradacji materii i mikroorganizmów, ale również przyczynia się do wzrostu stężenia tlenu w filtrze. Usunięcie Całkowitego Węgla Organicznego (TOC) może być zwiększone do 35% w filtrze przy zastosowaniu ozonu [33].
Ilość materii organicznej w filtrze jest zmniejszona, redukując w ten sposób ponowny rozwój bakterii. Rys. 2 przedstawia różnicę pomiędzy ilością alg w systemie w filtrze piaskowym z (kolor czarny) i bez (kolor szary) aplikacji ozonowania.

Rys. 2: Całkowita ilość usunięcia rożnych gatunków alg poprzez powolną filtrację przez filtry piaskowe oraz powolną filtrację przez filtry piaskowe w połączeniu z ozonowaniem [5]. (parametry: wysokość złoża piaskowego: 0,9 m; wielkość ziaren piasku: 0,5-1,2 mm; prędkość filtracji: 10 m/h)

Zwiększona wydajność koagulacji

W filtrze, koagulant jest zwykle dodawany w celu zapobiegania zatykania się filtra i zwiększenia wydajności jego działania. Dodatkową zaletą ozonowania w systemie filtracji jest to, że aktywność koagulantów wzrasta. Sam ozon może również działać jak koagulant. Badania wykazały, że ozonowanie wstępne może zwiększać adsorpcję materii organicznej na koagulantach, takich jak glin aktywny [35], wodorotlenek glinu [36], polichlorek glinu [34] i węglan wapnia [35]. Możliwą tego przyczyną jest fakt, iż materia organiczna staje się bardziej polarna po ozonowaniu. Rys.3. przedstawia wpływ różnych stężeń ozonu na usuwanie mętności przez koagulanty, w tym przypadku przez polichlorek glinu (PAC).

Rys. 3: Usuwanie mętności za pomocą polichlorku glinu, z i bez (różne stężenia) ozonu w Seine (Francja)

Zalety stosowania ozonu

Jakość wody w basenach może zostać zwiększona w zadowalającym stopniu przy pomocy ozonowania. Jest to zaleta nie tylko w odniesieniu do samego pływania, ale również w odniesieniu do aspektów zdrowotnych korzystania z basenów. Ostatnie badania naukowe wykazały, że system odpornościowy dzieci może być "naruszony" przez korzystanie z basenów z wodą chlorowaną. Ryzyko dla zdrowia jest także większe dla pływaków trenujących dwa razy dziennie na basenie [37].
Chociaż system ozonowania jest relatywnie drogi w porównaniu z innymi technikami, koszty długoterminowe zostają zredukowane.

Główne zalety ozonowania:

- Zmniejszone zużycie chloru
- Zwiększenie wydajności działania filtrów i koagulantów. Prowadzi to do redukcji zużycia koagulantów oraz ilości wody stosowanej do płukania zwrotnego filtrów
- Ogólne zużycie wody jest zredukowane ze względu na jej wyższą jakość

- Ozon utlenia materię organiczną i nieorganiczną w wodzie, bez powstawania niepożądanych produktów ubocznych, takich jak chloraminy (odpowiedzialne za szkodliwy zapach chloru)

- Chlorowy zapach może być całkowicie usunięty za pomocą ozonowania

- Ozon jest silniejszym utleniaczem i środkiem dezynfekującym od chloru. Pewne odporne na chlor patogeny (patrz: Dezynfekcja ozonem: Mikroorganizmy odporne) nie rozwijają się w wodzie traktowanej ozonem.