Czy wiesz, co pijesz?
Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniach w wodzie.
Dezynfekcja i możliwości zastosowania kwasu podchlorawego w układach wody basenowej HOCL
Dodano 02-09-2020 przez Jacek Gąsiorowski
Dezynfekcja i możliwości zastosowania kwasu podchlorawego (HOCl) w układach wody basenowej, to nowe zagadnienie z którym warto się zapoznać.
W obecnych czasach, kiedy coraz bardziej zwraca się uwagę na zdrowy tryb życia oraz aktywne spędzanie czasu wolnego, wielu z nas decyduje się na zajęcia oferowane przez różnego rodzaju siłownie, kluby fitness czy też na inne formy uprawiania sportu. W związku z tym, iż społeczeństwo coraz częściej spędza wolny czas na obiektach rekreacji wodnej, w ostatnim czasie na terenie całego kraju powstaje coraz więcej krytych pływalni, parków wodnych, miejsc do uprawiania sportów wodnych oraz obiektów uzdrowiskowych. Aktualnie obserwuje się stale rosnące zapotrzebowanie społeczne na tego typu obiekty.
Według Ministerstwa Sportu i Turystyki, w Polsce znajduje się ponad 800 krytych pływalni. Poza tym sporo osób decyduje się na baseny prywatne, niezależnie od tego czy jest to basen ogrodowy czy wewnętrzny. Dlatego też, ważnym aspektem staje się zapewnienie na basenach odpowiednich warunków zarówno sanitarnych jak i sanitarno – technicznych. Utrzymanie wody spełniającej odpowiednie normy higieniczne jest niezależnie od rodzaju basenu. Obowiązkiem każdego właściciela pływalni jest stosowanie się do obowiązujących przepisów.
Woda w basenie musi podlegać ciągłej filtracji oraz regularnej dezynfekcji. Celem dezynfekcji jest zniszczenie żywych i przetrwalnikowych form organizmów patogennych oraz zapobieganie ich wtórnemu rozwojowi. Niewystarczająco skuteczna dezynfekcja lub jej brak jest przyczyną chorób wodopochodnych. Wśród organizmów patogennych można wyróżnić: Legionella, Escherichia coli, Clostridium, Salmonella pneumophila, Cryptosporidium parvum, Giardia lambia, Campylobacter jejuni i wirusy Hepatitis A i E oraz Coxsackie i wiele innych. Są one szczególnie niebezpieczne, gdyż wnikając do organizmu ludzkiego mogą wywoływać różnego rodzaju choroby, infekcje czy tez stany zapalne.
Szacuje się, że jeden użytkownik basenu może wprowadzić nawet 1 miliard drobnoustrojów, natomiast przy pierwszym zanurzeniu wprowadza od 50 do 600 milionów bakterii. Jednym z najważniejszych aspektów technologicznych branych pod uwagę podczas budowy basenów jest kwestia oczyszczania wody.
Skuteczna dezynfekcja wody musi spełniać następujące wymagania:
- w określonym czasie kontaktu wody z dezynfektantem, możliwie najkrótszym, zniszczone są wszystkie mikroorganizmy patogenne obecne w wodzie, a jej jakość mikrobiologiczna odpowiada stawianym wymaganiom,
- stosowany dezynfektant musi być bezpieczny i wygodny w użyciu,
- koszty zarówno inwestycyjne jak i eksploatacyjne dezynfekcji są akceptowalne,
- stężenie ubocznych produktów dezynfekcji jest mniejsze od wartości dopuszczalnej, a woda nie wykazuje obcego smaku i zapachu.
O przebiegu i skuteczności dezynfekcji, oprócz liczby i rodzaju organizmów, rodzaju i dawki dezynfektanta oraz czasu kontaktu decyduje skład fizyczno-chemiczny dezynfekowanej wody.
Wśród wskaźników mających decydujący wpływ na jakość wody można wyróżnić: pH, temperaturę, stężenie i rodzaj substancji organicznych i nieorganicznych oraz ilość zawiesin. Zarządzający pływalnią zobowiązany jest do systematycznego rejestrowania takich parametrów jak pH, potencjał redoks, temperatura, stężenie chloru wolnego i związanego.
Wśród obecnie stosowanych metod dezynfekcji wody basenowej przodują te z użyciem środków chemicznych. Najczęściej w tym celu stosuje się chlor dawkowany w postaci chloru gazowego lub podchlorynu sodu.
Dodawany do wody chlor natychmiast ulega dysproporcjonowaniu. W efekcie tego powstaje kwas podchlorawy HOCl, który może dysocjować na OCl- + H+. Stopień dysocjacji zależy od pH wody. Zgodnie z normą woda musi posiadać pH zawierające się w zakresie 6,5 – 7,6. W wyniku tego około 60 – 90% chloru pozostaje pod postacią kwasu podchlorawego, czyli tej substancji, która wykazuje właściwe działanie dezynfekujące.
Kwas podchlorawy i jon OCl- tworzą razem tzw. chlor wolny. Jego aktywność zależy od pH. Oba są mało lotne. Niezjonizowany HOCl jest wielokrotnie lepszym deynfektantem niż jon OCl-. Stopień dysocjacji HOCl zależy w głównej mierze również od pH, mniej od temperatury. Przy pH < 6 dysocjacja jest minimalna. Biorąc pod uwagę komfort użytkowników, pH powinno być utrzymywane pomiędzy 7,2 a 7,6. W takim zakresie zawartość niezdysocjowanego kwasu podchlorawego wynosi około 50%. Uważa się, że chlorowanie jest zupełnie nieefektywne przy pH > 8. Minimalne stężenie chloru wolnego w wodzie powinno utrzymywać się na poziomie 1 mg/dm3, nie mniej niż 0,6 mg/dm3.
Zależność stopnia dysocjacji HOCl w zależności od pH wody.
| pH | % chloru jako OCl- | % chloru jako HOCL |
|
6.0 |
3.5 |
96.5 |
|
6.5 |
10 |
90 |
|
7.0 |
27.5 |
72.5 |
|
7.2 |
34 |
66 |
|
7.6 |
55 |
45 |
|
8.0 |
78.5 |
21.5 |
|
8.5 |
90 |
10 |
Kwas podchlorawy jest związkiem, który jest zdolny do utleniania i wykazuje silne działanie bakteriobójcze. Uznaje się go za najbardziej aktywną formę chloru w aspekcie dezynfekcji, który dominuje w wodzie, jeżeli pH jest < 7,0. Współczynnik siły dezynfekującej (A) HOCl (w temperaturze 20°C, pH = 7,0) w stosunku do bakterii Escherichia coli, wirusa Polio oraz cyst Entamoeba histolytica wynosi odpowiednio: 120,0; 4,6 oraz 0,23. Dla porównania wartości te w przypadku zastosowania ClO2 wynoszą odpowiednio: 16,0; 2,4 oraz 0,0.
Zanieczyszczenia wprowadzane do wody basenowej przez kąpiących się są przyczyną pogorszenia komfortu innych użytkowników obiektu. Poza tym powodują tworzenie się związków agresywnych wobec metali. Przy podwyższonej wilgotności i temperaturze HOCl reaguje ze związkami zawierającymi azot, które są obecne w ludzkim pocie i moczu (mocznik, kreatynina, aminokwasy, amoniak). Powoduje to szereg reakcji chemicznych, wśród których najbardziej problematycznym jest tworzenie się chloramin, przede wszystkim jedno-, dwu- oraz trójchloramin oraz w mniejszych ilościach licznych związków chloroorganicznych (chloroform, kwas chlorooctowy, chlorocyjan i in.). Reakcje następująwedług poniższych wzorów:
NH4+ + HOCl→NH2Cl + H2O + H+
NH2Cl + HOCl→NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl→NCl3 + H2O
Związki te są wykrywane w wodzie jako składnik chloru całkowitego (suma chloru wolnego i związanego). Obecność chloramin jest zarówno irytująca jak i niebezpieczna. W związku z tym powinny być one usunięte z wody. Metodą pozwalającą na pozbycie się tych związków z wody jest chlorowanie do punktu przełamania. Odbywa się ono poprzez zwiększenie dawki chloru w stosunku do ilości stężenia azotu amonowego do ilości Cl2 : N-NH4 = 7,34 : 1, co doprowadza reakcję utleniania chloramin do końca. Wówczas w wodzie pojawia się chlor wolny.
Jeżeli stosunek Cl2 : N-NH4 ≥ 7,34 oraz pH < 4,4 zachodzą następujące reakcje tworzenia chloramin:
NHCl2 + Cl2→NCl3 + H+ + Cl-
NH3 + HOCl→NH2Cl+ H2O
NH3 +2 HOCl→NHCl2 + 2 H2O
Oraz rozkładu:
2 NH2Cl + HOCl→N2 + 3 HCl + H2O
NH2Cl + NHCl2→N2 + 3 HCl
Przebieg takiego chlorowania przedstawia poniższa krzywa:
A - niezwłoczne zużycie chloru na utlenienie substancji zredukowanych, B - tworzenie chloramin, C - niszczenie chloramin, D - chlor wolny i pozostałe chlorowane związki organiczne
Wyraźne ekstrema (minimum i maksimum) przy chlorowaniu do punktu przełamania występują w zakresie pH = 6,5 – 8,5, a przy zakwaszeniu wody do pH = 2,0 – 2,5.
Chlor powinien być dodany do wody w takiej ilości, aby po pokryciu zapotrzebowania, po 30 minutowym kontakcie z wodą, pozostały chlor wolny wynosił 0,1 mgCl2/dm3 wody.
Wybór odpowiedniej metody dezynfekcji, a tym samym uzdatniania wody basenowej nigdy nie powinien być decyzją przypadkową. Ogromny wpływ ma tutaj rodzaj oraz wielkość obiektu. Inaczej należy rozważać miejską pływalnię, aquapark czy obiekt sportowy/ terapeutyczny, a jeszcze inaczej basen jako obiekt prywatny. Wybierając środek do dezynfekcji należy pamiętać o analizie siły i skuteczności w usuwaniu drobnoustrojów, powstawaniu ubocznych produktów dezynfekcji, a także o kosztach inwestycyjnych i eksploatacyjnych.
Zapewnienie odpowiedniej dezynfekcji oraz dostosowanie się zarządzających pływalni do obowiązujących wymagań określonych w przepisach prawa bez wątpienia zapewni osobom korzystającym z różnego rodzaju obiektów basenowych wysoki standard jakości wody.
