Využití chloru při dezinfekci bazénových vod
Účinnost úpravy vody záleží na fyzikálních, chemických a mikrobiologických vlastnostech upravované vody, na druhu použité dezinfekce a oxidace, i na zařazení tohoto procesu do technologie úpravy bazénové vody. V dnešní době se zkouší i další bezchlorové přípravky, ty chlorové se však v různých formách pro dezinfekci bazénových vod používají již 100 let.
Úvod
Úprava bazénové vody je spjata s dávkováním dezinfekčních prostředků. Účelem hygienického zabezpečení bazénové vody je zajistit vodu proti choroboplodným zárodkům a oxidovat organické i anorganické látky obsažené ve vodě. Účinnost úpravy vody záleží na fyzikálních, chemických a mikrobiologických vlastnostech upravované vody, na druhu použité dezinfekce a oxidace, i na zařazení tohoto procesu do technologie úpravy bazénové vody. Dezinfekce vody představuje usmrcení všech nežádoucích mikroorganismů a vytvoření rezidua. K dezinfekci bazénové vody se proto většinou používají chlorové přípravky (zajistí potřebné reziduum v bazénové vodě) nebo kombinace chlorového prostředku s jiným způsobem dezinfekce (např. ozon, UV záření). V dnešní době se zkouší i další bezchlorové přípravky, ty chlorové se však v různých formách pro dezinfekci bazénových vod používají již 100 let. Účinnost a funkce chloru jsou za tuto dobu dobře známé a lidé se s ním naučili manipulovat. [1, 2, 3]
Chlor a jeho sloučeniny
Chlor je nejběžnější dezinfekční prostředek, který se používá při úpravě bazénové vody. Je to světle zelený plyn, který má dezinfekční i oxidační účinky. Celkově se skládá z volného a vázaného chloru. Volný chlor se do vody běžně dávkuje kvůli dezinfekci. Při chloraci je vhodné udržovat hodnoty pH vody v rozmezí 6,9 až 7,1 s ohledem na optimální hydrolýzu a snažit se o co největší objemový podíl kyseliny chlorné. Vázaný chlor je část chloru, která se ve vodě labilně váže na dusíkaté látky, jako jsou třeba složky potu z lidského těla. Vázaný chlor zůstává aktivní dezinfekční složkou, je však zdravotně závadný. [4]
Obsah volného a vázaného chloru v bazénové vodě se řídí vyhláškou č. 97/2014 Sb. – viz tabulka 1. Pro vanové koupele určené pro jednu osobu a pro nedezinfikovatelné bazénové vody provozované osobami poskytujícími péči s přírodní léčebnou vodou tyto hodnoty neplatí. Volný chlór se stanovuje přímo na místě při odběru vzorku. U vod obsahujících bromidy a jodidy se stanovuje volný halogen přepočtený jako chlor. Jsou tolerovány odchylky od limitní hodnoty až do výše ±20 %. Nejvyšší mezní hodnota vázaného chloru je 0,3 mg/l u všech druhů veřejných bazénů, kromě vanových koupelí určených pro jednu osobu a pro nedezinfikovatelné vody z přírodního léčebného zdroje u bazénů provozovaných osobami poskytujícími péči. Množství vázaného chloru se stanovuje přímo na místě při odběru vzorku. U vod obsahujících bromidy a jodidy se stanovuje vázaný halogen jako chlor. [5]
V České republice je nejvíce rozšířeno používání chloru a jeho derivátů, v zahraničí se aplikuje vedle chloru i brom a jod. Nejčastěji se používá plynný chlor, chlornan sodný, oxid chloričitý, dále i chlornan vápenatý, chlorové deriváty kyseliny isokyanurové či elektrochlorace. [6]
Chlorování může mít i účinky negativní, kdy sloučeniny chloru s některými organickými látkami mohou vést k tvorbě zdravotně závadných trihalogenmethanů. [7] Z tohoto důvodu je používání plynného chloru omezeno v Německu a zejména ve Švýcarsku.
| Druh bazénu | Mezní hodnota | Nejvyšší mezní hodnota | |
|---|---|---|---|
| Volný chlor [mg/l] | Dětské, plavecké a léčebné bazény s teplotou do 28 °C | 0,3–0,6 | – |
| Koupelové a léčebné bazény s teplotou do 32 °C | 0,5–0,8 | – | |
| Koupelové a léčebné bazény s teplotou nad 32 °C | 0,7–1,0 | – | |
| Vázaný chlor [mg/l] | Všechny bazény | – | 0,3 |
Plynný chlor
Plynný chlor je v celém světě nejpoužívanější prostředek pro dezinfekci veřejných bazénů, protože je nejekonomičtějším řešením při dezinfekci velkého objemu vody. Používá se u veřejných bazénů s objemem cirkulace vody od 150 m3/hod. Pro veřejné bazény se dodává prakticky 100% čistý. Plynný chlor se dodává stlačený v tlakových ocelových lahvích s bezpečnostním ventilem. Plynný chlor musí být atestovaný a schválený pro dezinfekci pitné vody dle vyhlášky č. 409/2005 Sb. (Vyhláška o hygienických požadavcích na výrobky přicházející do přímého styku s vodou a na úpravu vody), dle přílohy č. 2, část E, bod č. 3. Dávkování plynného chloru se provádí pomocí podtlakového dávkovacího systému. [8]
Chemické reakce chloru [7]:
Plynný chlor vytváří ve vodě kyselinu chlornou: Cl2 + H2O → HClO + HCl
Kyselina chlorná dále disociuje v závislosti na pH: HClO → H+ + ClO−
S plynným chlorem se musí zacházet podle ČSN 75 5050 – Chlorové hospodářství ve vodohospodářských provozech. Je zapotřebí mít dva sklady na chlor. Jeden hlavní sklad, který se nachází mimo bazénový areál, kde je uložen chlor v tlakových nádobách. Z hlavního skladu se tlakové nádoby odváží do provozního skladu chloru, který se nachází v areálu a je tvořen samostatnou místností. Jsou zde uloženy jen tlakové nádoby. Smí se skladovat maximálně 4 sudy nebo 10 lahví. Na chlorovnu je požadavek vstupu zvenčí přes předsíň. Tzv. malé chlorovny pak plní funkci skladu i chlorovny zároveň. V těchto místnostech je velmi důležité větrání, které má 5krát za hodinu vyměnit vzduch. Má být podtlakové a vedené od podlahy místnosti. Ventilátor musí být ovládán z venku i zevnitř. V chlorovně i skladu musí být nainstalováno signalizační zařízení, které upozorní na únik chloru. Místnost je doporučována bez oken, aby nevznikalo oslunění a zahřátí tlakových nádob nad 35 °C. [7]
Chlornan sodný
Chlornan sodný je chemická sloučenina se sumárním vzorcem NaClO. Jedná se o roztok, jehož koncentrace se pohybuje mezi 2,5–15 % dostupného volného chloru. Jeho účinnost se časem snižuje vlivem světla a přístupu vzduchu. Při dávkování se musí přihlížet na dobu skladování kvůli ztrátám účinnosti. Chlornany jsou cenově dražší než plynný chlor, proto se často plynný chlor používá ve velkých bazénech a chlornan sodný v menších provozech. Dávkuje se pomocí dávkovacího čerpadla nebo gravitačně. Kyselina chlorná se v závislosti na pH vody disociuje a uvolňuje ze své molekuly chlornanový aniont. [3, 7]
Chemické reakce při dávkování chlornanu sodného [7]:
NaClO + H2O → HClO + Na+ + OH−
Kyselina chlorná disociuje:
HClO → H+ + ClO−
Nevýhodou chlornanu sodného je, že se dá skladovat maximálně dva měsíce kvůli ztrátám účinnosti a vznikají při něm chloraminy. Výhodou je jednoduché dávkování a manipulace. [3]
Oxid chloričitý
Oxid chloričitý neboli chlordioxid je při skladování nestabilní a proto se vyrábí až v místě potřeby. Vyrábí se např. souběžným dávkováním kyseliny chlorovodíkové (HCl) a chloritanu sodného (NaClO2) do uzavřené reakční nádoby s dalším postupem roztoku do vody. Má větší účinky než chlor při dezinfekci proti bakteriím Legionella. Ve vodě je velmi stabilní a vykazuje dlouhotrvající účinek. [7, 9]
Reakce vzniku chlordioxidu [7]:
5 NaClO2 + 4 HCl → 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O
Chlordioxid má oproti chloru vyšší dezinfekční a oxidační účinek, netvoří chlorfenoly, nereaguje s aminosloučeninami, má vysokou účinnost vůči virům a řasám a při jeho použití nevznikají nebezpečné dioxiny. Při úpravě bazénové vody se běžně oxid chloričitý nevyužívá, protože má moc velké oxidační schopnosti a jeho spotřeba je vyšší jak chloru. Spotřeba závisí na složení vody a na množství organických látek přítomných ve vodě. [9]
Praktické příklady dezinfekce bazénových vod
Pro zjištění využití konkrétních prostředků k dezinfekci bazénových vod byly navštíveny tři kryté a tři venkovní bazénové areály ve městě Brně a jeho okolí, a to Wellness Kuřim (krytý i otevřený areál), Sportovní a rekreační areál Kraví hora (krytý i otevřený areál), plavecký stadion Lužánky (krytý areál) a koupaliště Juliánov (otevřený areál). Přehled navštívených areálů a použitých dezinfekčních činidel je uveden v tabulce 2.
| Název areálu | Typ areálu | Dezinfekční činidlo | Doplňkové dezinfekční činidlo |
|---|---|---|---|
| Wellness Kuřim | otevřený | plynný chlor | – |
| Wellness Kuřim | krytý | plynný chlor | ozón, UV záření |
| Sportovní a rekreační areál Kraví hora | otevřený | chlornan sodný | – |
| Sportovní a rekreační areál Kraví hora | krytý | chlornan sodný | ozón, UV záření |
| Koupaliště Juliánov | otevřený | GUAa | – |
| Plavecký stadion Lužánky | krytý | plynný chlor | – |
Obr. 1 Koupaliště Brno-Juliánov
Z návštěv areálů je patrné, že se většinou používají prostředky na bázi chloru a jako doplňková dezinfekce se používá ozonizace a UV záření. Výjimkou je koupaliště Juliánov, kde se používá prostředek GUAa, což je širokospektrální kationtový polymer s vysoce efektivními baktericidními, virucidními a fungicidními účinky. Nemá oxidační účinek, a proto se musí používat současně s přípravkem na oxidaci. Dobrá je kombinace GUAa s peroxidem vodíku, který zabezpečuje prokysličení a projasnění bazénové vody. Má mírný vločkovací účinek a hodnota redox-potenciálu je optimální mezi 200–300 mV. [10]
Ozónování je velmi účinný způsob dezinfekce, ale sám o sobě nemůže zajišťovat hygienické reziduum. Kromě virogenních účinků ozón redukuje tvorbu chloraminů, snižuje tak dráždění sliznic a potlačuje typický „chlorový“ pach. [7]
Ultrafialové záření je přirozenou složkou elektromagnetického spektra, kterou používají UV jednotky pro fyzikální dezinfekci vody bez vlivu na chemické složení vody. Dezinfekce vody ultrafialovým zářením využívá baktericidních účinků ultrafialové části spektra, zejména vlnové délky blízké hodnotě 254 nm, při které vykazuje nejvyšší účinnost. [1] Výhodou dezinfekce UV zářením je jednoduchá obsluha a údržba, nemůže zde dojít k předávkování jako u jiných způsobů dezinfekce. Nevýhodou metody jsou vysoké investiční náklady a skutečnost, že dezinfekce probíhá pouze v místě průchodu vody lampou a nezajišťuje zbytkovou dezinfekci ve vodě.
Kombinace chlorových a bezchlorových přípravků při dezinfekci bazénových vod je vhodná v případě výskytu nějakého nedostatku při použití samostatné chlorové technologie. Bezchlorová technologie se pak použije jako druhotný způsob dezinfekce, je-li například problém s velkým množstvím vázaného chloru. Pokud chceme mít hlavní technologii bezchlorovou, tak většinou řešíme problém s nedostačujícím reziduem. Chlorovou, bromovou a jódovou předností je právě zajištění rezidua v bazénové vodě, proto se kombinují s ozónem nebo UV zářením, které požadované reziduum nezajišťují. Směsi oxidačních plynů se nedoporučují s něčím kombinovat, převážně se používají v menších provozech.
Závěr
V České republice se k hygienickému zabezpečení bazénových vod stále nejvíce používá chlor a jeho sloučeniny, a to buď samostatně, nebo v kombinaci s jiným dezinfekčním činidlem. Chlor se používá nejvíce kvůli dlouhodobé zkušenosti a známé účinnosti s tímto přípravkem. Chlorové přípravky jsou poměrně levné díky své rozšířenosti a relativně účinné. Dříve ani nebyla možnost používat jiné přípravky než chlorové, ale doba se vyvíjí a vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 97/2014 Sb. již povoluje používání i jiných dezinfekčních metod.
Na velkých veřejných bazénech se nejvíce používá plynný chlor kvůli své vysoké a známé účinnosti a jednoduché manipulaci. Na menších bazénech se často používá chlornan sodný, který již nemá takovou účinnost, ale je stabilnější jak plynný chlor. S výhodami dobré účinnosti a nízké ceny má chlor nevýhodu v tom, že jeho sloučeniny s některými organickými látkami mohou vést k tvorbě zdravotně závadných trihalogenmethanů. Proto se začaly vyvíjet nové technologie, které by byly bez vedlejších zdravotních účinků.
V dnešní době se využívají i různé způsoby bezchlorové dezinfekce, jako je například ozonizace, UV záření, směsi oxidačních plynů, prostředek GUAa či použití jódu, bromu a stříbra. K bezchlorové dezinfekci bazénových vod lze zařadit i elektrolýzu, i když rozkladem chloridu sodného vzniká plynný chlor. Plynný chlor způsobený výbojem však nezpůsobuje zarudnutí očí, má dobrý vliv na pokožku a nevzniká vázaný chlor.
Dezinfekce bazénové vody jako samotná úprava vody však nestačí. Je potřeba mít řádnou filtraci, stálou cirkulaci vody a udržovat hodnotu pH v určitých mezích. Je nutné, aby technologii obsluhoval vyškolený personál a řádně se o ni staral. Hygienické zabezpečení bazénu nezáleží jen na vybrané metodě dezinfekce, ale i na kvalitě technologie a na rozumném uvažování při obsluze této technologie.
Použitá literatura
- [1] LHOTÁKOVÁ, Zdeňka. Bazény. 1. vyd. Brno: ERA, 2003, 119 s. ISBN 80-865-1757-8.
- [2] SVOBODA, František. Balneotechnika I.: Lázeňství komunální. 2. dopl. vyd. Brno: VUT Brno, 1989, 205 s. ISBN 80-214-1040-X.
- [3] SKLENÁŘ, Josef. Balneotechnika II. 1. vyd. Praha: Ediční středisko ČVUT, 220 s.
- [4] LHOTÁKOVÁ, Zdeňka a Klára TRNKOVÁ. Bazény: kompletní průvodce. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2011, 137 s. ISBN 978-80-251-3655-3.
- [5] Předpis č. 97/2014 Sb.: Vyhláška, kterou se mění vyhláška č. 238/2011 Sb., o stanovení hygienických požadavků na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch. MZ ČR, 2014.
- [6] ŠŤASTNÝ, Bohumil. Stavba a provoz bazénů. 1. vyd. Praha: ABF, 2003. ISBN 80-861-6556-6.
- [7] BIELA, Renata a Josef BERÁNEK. Úprava vody a balneotechnika. 1. vyd. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2004, 164 s. ISBN 80-214-2563-6.
- [8] Desinfekce vody v bazénu. GHC invest [online]. [cit. 2014-10-05]. Dostupné z:
http://www.ghcinvest.cz/cz/verejne-bazeny/bazenova-chemie/desinfekce-vody-v-bazenu/c2717 - [9] SVOBODA, František. Dezinfekce a využití chlordioxidu při úpravě bazénové vody. [online]. APR – Asociace pracovníků v regeneraci [cit. 2014-11-15]. Dostupné z: http://www.aprcz.cz/pages/osveta/technologie/desinfekce_a_chlordioxid.pdf
- [10] Prospekt. WAGNER, Petr. GUAa: Tak trochu jiné dezinfekce. 2014.
Pool water treatment is associated with a dose of disinfectants. Chlorine is the most common disinfectant, which is used for treatment of swimming pool water. Nowadays chlorine-free disinfections are tested, however chlorine is used in various forms for swimming pool water disinfection about 100 years. The article discusses the use of chlorine preparations for swimming pool water disinfection and giving practical examples of water disinfection in six swimming pool campuses.