Ocena jakości wody dla zespołu basenów w Parku Wodnym Koszalin

 

 

Wprowadzenie

Park Wodny Koszalin jako pierwszy w Polsce zdecydował się na wdrożenie zmodyfikowanego Zintegrowanego Systemu Uzdatniania Wody DAISY (obiekt został oddany do użytku w sierpniu 2015r.). Ponieważ system na naszym rynku był nowością, w trakcie funkcjonowania technologii władze Parku Wodnego Koszalin zdecydowały się na zlecenie badań nad systemem Politechnice Śląskiej.

Zespołem badawczym kierował dr inż. Florian Piechurski z Instytutu Inżynierii Wody i Ścieków, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej – uznany w branży specjalista w zakresie instalacji wodociągowo-kanalizacyjnych, instalacji basenowych i przemysłowych, ujęć wody i stacji uzdatniania wody oraz sieci wodociągowych.

 

Badania trwały prawie rok, ponieważ do uzyskania rzetelnych i miarodajnych wyników potrzebna była długookresowa obserwacja systemu w praktyce. Głównym założeniem było dwuetapowe sprawdzenie wydajności oraz jakości wody generowane przez system DAISY i porównanie parametrów uzyskanych w obu etapach. Na tej podstawie zespół naukowców Politechniki Śląskiej opracował dokumentację na której opiera się niniejszy artykuł wraz z graficzną prezentacją badań.  

 

W niniejszym artykule przedstawiamy pierwszy etap badań a w następnym tygodniu etap drugi wraz z podsumowaniem.

 

 

Park Wodny Koszalin notuje średnio około 1600 użytkowników dziennie, którzy korzystają z powierzchni 1500 m² lustra wody. Mimo tak dużej ilości kąpiących się nawet optycznie widać, że woda w nieckach jest krystalicznie czysta. Jednym z argumentów producenta systemu DAISY jest także brak zapachu tzw. chloru co rzeczywiście można stwierdzić w budynku i halach basenowych koszalińskiego Aquaparku.

 

W koszalińskim obiekcie funkcjonują baseny wewnętrzne i zewnętrzne, 5 wanien whirlpool oraz 6 zjeżdżalni wodnych. Wszystko działa na 8 obiegach technologicznych z czego na każdym pracuje pełny system DAISY.

Układ instalacji to pompy z falownikami, mieszacze statyczne z dozowaniem mieszaniny koagulantów APF, filtry ze złożem z aktywowanego szkła filtracyjnego AFP dozowanie środka ACO oraz podchlorynu sodu produkowanego w elektrolizie membranowej dozowanych do mieszacza statycznego.

 

Etap I

Z eksploatacji wyłączono średniociśnieniowe lampy UV. Przebadano w I etapie
7 basenów pracujących w okresie zimowym a w letnim 8 włączając basen zewnętrzny. W I etapie badań wystąpiły niewielkie przekroczenia chloru związanego.
Z całej wartości jedynie 10%, a maksymalnie 20% stanowią chloroaminy nieorganiczne. Zawartości pozostałych limitowanych zanieczyszczeń okazała się poniżej wymaganych zawartości. 

 

Etap II

W drugim etapie badań w czerwcu i lipcu 2016r. zanotowano już dobre wyniki zawartości chloru związanego w badanych obiegach wody basenowej. Nieznaczne przekroczenia poza dopuszczalną wartość 0,3 mg/dm³ są sporadyczne.

 

 

Charakterystyka badanych instalacji oczyszczania wody

System 1 – basen wewnętrzny temperatura wody 28° - basen sportowy 25 m:
2 pompy z 2 falownikami => na 1 ZPM DN200 z dozowaniem APF => na 2 filtrach 2000mm => Średniociśnieniowy UV => 1 ZPM DN200 oraz dozowanie ACO.

 

System 2 –basen wewnątrz pomieszczeń temperatura wody 32° - basen rekreacyjny 6 zjeżdżalni: 4 pompy z 4 falownikami => na 2 ZPM DN250 z dozowaniem APF => na 4 filtrach 2400mm => Średniociśnieniowy UV => 2 ZPM DN250 oraz dozowanie ACO.

 

System 3 –zewnętrzny całoroczny pomieszczeń temperatura wody 33° - 2 baseny rekreacyjne: 2 pompy z 2 falownikami => na 1 ZPM DN250 z dozowaniem APF => na 2 filtrach 2200mm => Średniociśnieniowy UV => 1 ZPM DN250 oraz dozowanie ACO.

 

System 4 – na zewnątrz temperatura wody 28°- 30° - 2 baseny (baseny sezonowe – tylko od maja do września): 2 pompy z 2 falownikami => na 1 ZPM DN250 z dozowaniem APF => na 2 filtrach 2400mm => 1 ZPM DN250 oraz dozowanie ACO.

 

System 5 – wanny na hali wewnątrz temperatura wody 35° - wanny jacuzzi (2 wewnątrz and 1 na zewnątrz).: 2 pompy z 2 falownikami => na 1 ZPM DN200 z dozowaniem APF => na 2 filtrach 1800mm => 1 ZPM DN200 => Średniociśnieniowy UV => oraz dozowanie ACO.

 

System 6 – wanny SPA wewnątrz temperatura wody 35° - 3 wanny jacuzzi: 2 pompy z 2 falownikami => na 1 ZPM DN200 z dozowaniem APF => na 2 filtrach 2000mm => 1 ZPM DN200 => Średniociśnieniowy UV => oraz dozowanie ACO.

 

System 7 – wanna na +1 na zewnątrz temperatura wody 36° - 1 wanna jacuzzi: 1 pompa 1 falownikiem=> na 1 ZPM DN80 z dozowaniem APF => na 1 filtrze 1200mm => 1 ZPM DN80 => oraz dozowanie ACO.

 

System 8 – brodzik wewnątrz temperatura wody 32° - 1 basen: 3 pompy z 3 falownikami => na 1 ZPM DN150 z dozowaniem APF => na 3 filtrach 1200mm => 1 ZPM DN150 => Średniociśnieniowy UV => oraz dozowanie ACO.

 

Chlorowanie przeprowadza się za pomocą układu elektrolizy, który wytwarza NaOCl (2 – 3 %), który dozuje się do różnych basenów za pomocą pomp dozujących.

 

Układy lamp UV średniociśnieniowy zainstalowano do basenów wewnętrznych, lecz są on wyłączone. Celem układu UV jest redukowanie całkowitego chloru związanego (zwykle nieorganicznego chloru związanego). Jak do tej pory układ UV był zawsze wyłączony. Inwestor zakupił go na wypadek, gdyby technologia DAISY nie sprawdziła się zgodnie z wyliczeniami.

 

 

Badania jakości wody w okresie luty - marzec 2016

W trakcie I etapu badań w 2016 r.  średnie zużycie wody wyniosło:

•  na cele higieniczno – sanitarne

    - luty:  q=38 dm³/osobę

    - marzec: q=77,6 dm³/osobę

•  na cele uzupełnienia wody w obiegach basenowych  

    - luty:  q=59 dm³/osobę 

    - marzec:  q=118 dm³/osobę.

 

Duże jednostkowe zużycie wody uzupełniającej w marcu związane było z awarią instalacji produkcji podchlorynu i koniecznością wymiany wody w niektórych nieckach basenu ze względu na ich duże zasolenie.

 

Badania bakteriologiczne przeprowadzone przez Wojewódzką Stację Sanitarno-Epidemiologiczną w Szczecinie Laboratorium Badań Biologicznych w Koszalinie nie wykazały obecności:

•  ogólna liczba   mikroorganizmów tworzących kolonie < 100,

•  liczba bakterii Escherichia coli – 0,

•  liczba gronkowców koagulazo-dodatnich – 0,

•  liczba bakterii Pseudomonas-aeruginosa - 0,

•  liczba bakterii rodzaju Legionella - 0.

 

W przedstawionych badaniach nie stwierdzono obecności bakterii limitowanych w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia z 9.11.2015.

 

 

Średnie wartości wyników badań wody w poszczególnych nieckach basenowych

 

Średnie wartości z wyników badań wody z basenu sportowego 1:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z basenu rekreacyjnego 2:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z basenu zewnętrznego całorocznego 3:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z basenów hamownych 5:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z wanien spa 6:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z wanny na poziomie jeden 7:

 

Średnie wartości z wyników badań wody z brodzika 8:

 

 

 

Wymagania dla wody basenowej

W Polsce obowiązującym aktem prawnym w sprawie jakości wody w niecce basenowej jest Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 9 listopada 2015 roku (Dz.U. 2.12.1015. poz. 2016) [2]. Wyniki analizy jakości wody z obiektu zostały porównane z poniższą tabelą, w której zestawiono dopuszczalne wartości poszczególnych wskaźników (Tab. 1).

 

Tabela 1. Wymagania jakie powinna spełniać woda w niecce basenowej

 

 

Mętność

Wszystkie wartości są na dobrym poziomie. Niemiecka norma DIN podaje, że powinna ona mieć wartość poniżej 0,2. Jeżeli woda jest krystalicznie czysta, oznacza to, że aktywność biologiczna jest na bardzo niskim poziomie. Rozporządzenie przyjmuje wartość 0,3 NTU w wodzie filtrowanej oraz 0,5 NTU w wodzie basenowej. W badaniach najwyższą mętność zanotowano w basenach hamownych -5 na poziomie 0,176 NTU najniższą w wannach SPA -6 na poziomie 0,88 NTU.

 

Woda jest przezroczysta i bardzo klarowna co można stwierdzić również optycznie.

 

 

Chlor wolny

Poziom 0,5 mg/dm3 to dobra wartość. Rozporządzenie przyjmuje 0,3 – 0,6 mg/dm3 dla normalnych basenów, a 0,7 – 1,0 jest odpowiednia dla wanien jacuzzi. Im cieplejsza woda oraz wyższe obciążenie na metr sześcienny, tym należy stosować wyższy poziom chloru wolnego.

 

W badaniach uzyskano średnie wartości:

•  0,548 mg/dm3 w niecce basenu sportowego-1;

•  0,542 mg/dm3 w nieckach basenu rekreacyjnego-2;

•  0,502 mg/dm3 w nieckach basenu zewnętrznego całorocznego-3;

•  0,73 mg/dm3 w basenach hamownych -5;

•  0,726 mg/dm3 w wannach SPA -6;

•  0,748 mg/dm3 w wannach na +1 -7;

•  0,534 mg/dm3 w brodziku -8.

 

 

Chlor w związkach

Całkowity chlor związany można mierzyć za pomocą DPD-1 (chlor wolny) oraz DPD-3 = DPD4 (całkowity chlor). Różnica to całkowity chlor związany (nieorganiczny oraz organiczny).

 

W układzie z wypełnieniem piaskowym jest to metoda przydatna, ponieważ bakterie cudzożywne w warstwie filtracyjnej przekształcają całość mocznika (jest to związek organiczny) na amoniak (NH₄ bądź NH₃^-). Reaguje on i następnie otrzymuje się mono-, di- i trichloraminy. Mocznik stanowi główny składnik (ponad 80%) pochodzący z potu i moczu. Wynik – całkowity chlor związany (DPD-4 – DPD-1) daje w filtrach ze złożem piaskowym dobry miernik wszystkich nieorganicznych związków chloru, ponieważ nie będą one zawierały bądź będą zawierały bardzo mało lub nieszkodliwe organiczne chloraminy. 

 

W układzie filtracji z AFM brak jest bakterii, które przekształcą mocznik (organiczny) w amoniak (NH₄ – nieorganiczny). Zawsze napotykamy w układach AFM na wyższe wartości chloru związanego, lecz nie pomaga to w prawidłowym odczytaniu chloramin nieorganicznych. Z całej wartości jedynie 10, a maksymalnie 20% stanowią chloroaminy nieorganiczne. Reszta to chloramina organiczna, która nie jest lotna i nie jest szkodliwa (nie odczuwamy jej zapachu i nie jest ona toksyczna).

 

Tylko trichloramina jest toksyczna, ponieważ jest bardzo lotna (500 razy bardziej lotna niż monochloramina). Stanowi ona problem gdy ją wdychamy, ponieważ usuwa ona na pewien czas ochronną tkankę płucną. To właśnie trichloramina powoduje podrażnienie oczu oraz zapach chloru w atmosferze.

 

W badaniach uzyskano średnie wartości chlor związanego:

•  0,496 mg/dm³ w niecce basenu sportowego-1; 

•  0,512 mg/dm³ w nieckach basenu rekreacyjnego-2;  

•  0,252 mg/dm³ w nieckach basenu zewnętrznego całorocznego-3; 

•  0,4 mg/dm³ w basenach hamownych -5; 

•  0,248 mg/dm³ w wannach SPA -6; 

•  0,346 mg/dm³ w wannach na +1 -7; 0,56 mg/dm³ w brodziku -8.

 

 

Monochloramina

Zmierzone wartości wyniosły od 0,05 do 0,11. Monochloraminę mierzy się za pomocą DPD-1 oraz DPD-3. Różnicą tych dwóch jest właśnie monochloramina. Dokładnie to samo ma miejsce w przypadku całkowitego chloru związanego. Należy po prostu korzystać z tabletek DPD-2 zamiast DPD-3.

 

W odniesieniu do polskich norm, sugerujemy, aby posługiwać się całkowitym chlorem związanym:

– maks. 0,2 mg/dm³ (Niemcy)

– 0,5 mg/dm³ (Francja).

 

Niemcy stosują 0,2, lecz trudno jest tą wartość uzyskać i czyni się to głównie poprzez rozcieńczenie, dodając pewną objętość świeżej wody, co nie ma uzasadnienia ekonomicznego, bądź monochloramina poniżej 0,14 mg/dm³ (lub nawet poniżej 0,1 mg/dm³).

 

 

Azot amonowy – mg N-NH₄/dm³

Amoniak w wodzie basenowej pochodzi z biochemicznego rozkładu organicznych związków azotowych tj. białko i produkty jego rozpadu.
Duża zawartość amoniaku w wodzie stwarza problemy przy chlorowaniu wody. Jest to wartość, która z reguły nie jest mierzona. Niskie odczyty stanowią jednak dowód na to, że ponownie mówimy o przekształcaniu mocznika w amoniak – jest to czynność biologiczna. Jest to prekursor
dla nieorganicznych związków chloru.

 

W badaniach uzyskano średnie wartości: 

•  0,1 mg/dm³ w niecce basenu sportowego-1; 

•  0,116 mg/dm³ w nieckach basenu rekreacyjnego-2 ; 

•  0,17 mg/dm³ w nieckach basenu zewnętrznego całorocznego- 3; 

•  0,386 mg/dm³ w basenach hamownych -5; 

•  0,276 mg/dm³ w wannach SPA -6; 

•  0,436 mg/dm³ w wannach na +1 -7;

•  0,168 mg/dm³ w brodziku - 8.

 

 

Azot azotanowy – mg N-NO₃/dm³

Azotany to najwyższym stopnień utlenienia azotowych związków organicznych i nieorganicznych. Azotany to wskaźnik szybkości rozkładu organicznych związków azotowych. W warunkach tlenowych dochodzi bowiem do procesu nitryfikacji, której produktem jest azot azotanowy NO₃^- . W przypadku, gdy w analizowanej wodzie obecny są tylko jony amonowe, przy obecności tlenu świadczy to o „świeżym” zanieczyszczeniu wody amoniakiem, który nie zdążył zareagować w środowisku wodnym z rozpuszczonym tlenem. Źródłem jonów azotanowych w obiegu wody basenowej mogą być osoby korzystające z basenu, który „wprowadzają” do niego amoniak oraz woda wodociągowa uzupełniająca obieg.

 

W badaniach uzyskano średnie wartości: 

•  1,16 mg/dm³ w niecce basenu sportowego-1;

•  2,48 mg/dm³ w nieckach basenu rekreacyjnego-2; 

•  4,12 mg/dm³ w nieckach basenu zewnętrznego całorocznego-3; 

•  0,974 mg/dm³ w basenach hamownych -5; 

•  0,824 mg/dm³ w wannach SPA -6;

•  0,886 mg/dm³ w wannach na +1 -7;

•  1,36 mg/dm³ w brodziku - 8.

 

 

Utlenialność

Pod pojęciem utlenialności z chemicznego punktu widzenia rozumie się zapotrzebowanie tlenu jaka została wykorzystana do utlenienia substancji zawartych w wodzie w obecności nadmanganianu potasu. Jest to sumaryczny wskaźnik zawartości związków organicznych i niektórych nieorganicznych związków łatwo utleniających się. Utlenialność określa zatem zawartość substancji organicznych oraz nieorganicznych np. żelaza. Duża utlenialność może świadczyć o nieprawidłowości utrzymania procesów technologicznych np. nie odpowiedni sposób płukania filtrów, co może doprowadzić do rozwoju związków organicznych na zanieczyszczonym złożu filtra.

 

Utlenialność wody przeznaczonej do picia (a tym samym wody basenowej) nie powinna przekraczać 5 mg/dm³. W badaniach uzyskano średnie wartości: 

•  1,84 mg/dm³ w niecce basenu sportowego-1; 

•  2,44 mg/dm³ w nieckach basenu rekreacyjnego -2; 

•  1,84 mg/dm³ w nieckach basenu zewnętrznego całorocznego-3;

•  3,2 mg/dm³ w basenach hamownych -5;

•  1,89 mg/dm³ w wannach SPA -6;

•  2,48 mg/dm³ w wannach na +1 -7;

•  2,02 mg/dm³ w brodziku -8.

 

 

Podsumowanie pierwszego etapu badań

W łącznych związkach chloru DPD-4 – DPD-1 mamy za wysokie wartości w układzie pomimo tego, że woda jest krystalicznie czysta i brak jest zapachu chloru, bądź zapach ten jest bardzo nieznaczny. Możemy rozwiązać ten „problem” włączając układ UV (czego nie zalecamy), bądź dodając 5 – 10 cm węgla aktywnego do warstwy filtracyjnej AFM.

 

DPD-3 nie stanowi dobrego miernika dla biologicznie odpornego AFM. Monochloramina da nam znacznie bardzie adekwatny pomiar. Jeżeli pomnożymy monochloraminę przez 1,4 to otrzymamy całkowite związki nieorganiczne chloru.

 

Klarowność wody i warunki atmosferyczne są bardzo dobre. Brak jest zapachu chloru, lub jest on nieznaczny, a głosy klientów są bardzo pozytywne.

Wyniki badań biologicznych były bardzo dobre – nie znaleziono bakterii.

 

Wszystkie pomierzone wartości są bardzo dobre – za wyjątkiem całkowitego chloru związanego.

 

Z tych wszystkich całkowitych wartości tylko 10% to chloraminy nieorganiczne. Oznacza to, że związki toksyczne są na bardzo niskim poziomie. DPD-3 nie daje dobrego wskazania odnośnie nieorganicznej chloraminy w układach AFM.

 

Aby doprowadzić poziom chloru związanego do 0,2 mg/dm³ można włączyć układ UV, albo dodać małą warstwę węgla aktywnego do warstwy filtracyjnej.

 

Praca nad uzyskaniem 100% efektywności ekonomicznej i jakościowej trwa, lecz parametry wody wskazują, że Park Wodny Koszalin jest bardzo blisko osiągnięcia tego celu – 90% skuteczności już zostało osiągnięte.

 

Informacji na temat systemu DAISY udzielają autoryzowani dystrybutorzy na Polskę:

PPHU Anchem – tel. +48 604 288 080

Firma Mazur    – tel. +48 600 911 115

Funam             – tel. +48 71 364 37 57

 

 

Współautor artykułu jest głównym technologiem SUW w Parku Wodnym Koszalin.