Ispitivanje rada uređaja Wallace & Tiernan Jetpak

1. UVOD
2. ŠTO SU TRIHALOMETANI?
   1. Nastajanje trihalometana
   2. Opasnost trihalometana
   3. Specifičnost morske vode
3. UKLANJANJE TRIHALOMETANA
   1. Kupači
   2. Redovito održavanje
   3. Aktivno uklanjanje trihalometana
4. WALLACE & TIERNAN - JETPAK
   1. Princip rada
   2. Karakteristike uređaja
5. ISPITIVANJE JETPAK-a
6. UTJECAJ NA OKOLIŠ
7. MOGUĆNOSTI UGRADNJE I PROCJENA TROŠKOVA
8. ZAKLJUČCI

UVOD

Stupanjem na snagu Pravilnika o sanitarno-tehničkim i higijenskim uvjetima bazenskih kupališta te o zdravstvenoj ispravnosti bazenskih voda (NN107/2012), u daljnjem tekstu Pravilnik, upoznali smo se između ostalog, s problemom ukupnih trihalometana. Naime, prema Pravilniku maksimalno dopuštena količina ukupnih trihalometana (THM) u bazenskoj vodi iznosi 100 μg/l.

Često smo ove godine bili upitani za mišljenje i način uklanjanja THM iz bazenske vode. Na pragu tog razmišljanja i s ciljem otklanjanja nastale problematike zamišljen je ovaj kratki prikaz izvršenih ispitivanja dan u nastavku s naglaskom na Poglavlje 5.

ŠTO SU TRIHALOMETANI?

Nastajanje trihalometana

Trihalometani su spojevi koji nastaju na način da se tri od četiri atoma vodika iz molekule metana (CH4) zamjenjuju s atomima iz skupine halogenih elemenata (halogeni elementi su: F, Cl, Br, I). Vodikovi atomi se mogu zamijeniti s istim ili različitim atomima halogene skupine elemenata. Na taj način moguć je nastanak slijedećih spojeva:

Trihalometani su nus-produkti koji nastaju dezinfekcijom vode, na način da dezifecijens (na bazi klora ili broma) dolazi u kontakt s organskom materijom (nosioc CH4).

Opasnost trihalometana

Neki spojevi iz grupe trihalometana u količinama koje prelaze dopuštene vrijednosti smatraju se toksični, potencijalno kancerogeni. Neke studije pokazale su da postoji naznaka povećanju opasnosti od raka mjehura i debelog crijeva. Druga istraživanja pokazala su da su nusproizvodi od kloriranja povezani sa oštećenjima rada srca, bubrega, jetre i središnjeg živčanog sustava.

Kod nekih trihalomenatana, poput dibromklorometana postoji vrlo uska povezanost s rakom. Sumnja je da su trudnice u najvećem riziku, budući su neke studije pokazale povezanost trihalometana s reproduktivnim sustavom, uključujući i mogućnost pobačaja.

Specifičnost morske vode

Morska voda ima različita kemijska i fizikalna svojstva od pitke vode. Između ostalog, morska voda u sebi sadrži puno više otopljenih tvari u odnosu na vodovodnu vodu. Značajna je prisutnost bromovih spojeva koji u reakciji s dezifecijensom pokazuju izraženiju tendenciju nastanka trihalometana u odnosu na vodu iz vodovoda. Stoga, praksa je pokazala da se problem prisutnosti trihalometana i njihovog suzbijanja puno teže rješava kad je medij morska voda.

UKLANJANJE TRIHALOMETANA

Kupači

Suzbijanje trihalometana u bazenskoj vodi mora započeti već prije ulaska kupača u čisti dio bazena. Naime, prema Pravilniku propisuje se čisti i nečisti dio bazena odijeljen dezinfekcijskim barijerama i tuševima. Kupači su glavni nosioci nečistoća u bazen. Svojim ulaskom i boravkom u bazenu donose razne organske nečistoće u vidu kože, kose, znoja, urina, zaštitnih krema, kozmetičkih proizvoda i ostalog.

Pravilnim odabirom podnih obloga čistog dijela kupališta također se može olakšati održavanje čistoće vode. Nužno je da podne obloge budu lako perive sa što manjom mogućnošću zadržavanja nečistoća.

Redovito održavanje

Nečistoće i razna zaprljanja unutar bazena, bazenske vode i čistog dijela bazena potrebno je u što kraćem roku otkloniti. Ostavljanje nečistoće pogoduje mogućem rastu mikrooorganizama. Prilikom rada kupališta čišćenje bazena i sunčališta bazena obavlja se nakon radnog vremena. Nerijetko se i održavanje opreme bazenske tehnike zapostavlja i odgađa za razdoblje "kad bude vremena". Međutim, čišćenje bazena, pravilna i učestala regeneracija filterske mase, provjera ispravnosti sustava za kemijsku pripremu vode nužni su uvjeti za izbjegavanje problema prisutnosti trihalometana u bazenskoj vodi.

Aktivno uklanjanje trihalometana

Norma DIN 19643, Dio 2, opisuje proces obrade vode sa sljedećim koracima: Adsorpcija - Flokulacija - Filtarcija - Kloriranje. Adsorpcija jest sposobnost neke čvrste tvari (adsorbensa) da na svojoj graničnoj površini veže (adsorbira) molekule otopljene tvari iz otopine (adsorbant). Uspješnost adsorpcijskog procesa ovisi o aktivnoj specifičnoj površini adsorbensa.

U obradi voda, a posebno u bazenskoj tehnici, za adsorpciju štetnih tvari poput kloramina i trihalometana koristi se aktivni ugljen ili antracit. Radi svoje poroznije strukture aktivni ugljen ima skoro dvostruku veću adsorpcijsku površinu (od 950-1.300m2/g) od antracita. U tom pogledu, moguće je vršiti obradu vode doziranjem aktivnog ugljena u prahu. Poželjno je da se doziranje aktivnog ugljena odvija proporcionalno s protokom vode.

Postupak doziranja aktivnog ugljena je slijedeći: Između cirkulacijskih pumpi i pješčanih filtera potrebno je dozirati otopinu aktivnog ugljena koja prolaskom kroz cjevovod dolazi na gornji filtracijski sloj. Na tom sloju (radi povećanog poprečnog presjeka sustava) voda ima manju brzinu strujanja (20-30m/h) - dovoljnu da dozirani aktivni ugljen uspijeva u što većoj mjeri prihvatiti na sebe neželjene tvari. Valja napomenuti da je adsorpcijski proces u značajnoj mjeri potpomognut i procesom flokulacije. Cirkulacijom vode neprestano se dovodi nova voda na gornji filtracijsko-adsorpcijski sloj filtera i postepeno se uklanjaju štetne tvari (THM) iz vode. Nakon određenog vremena, adsorpcijsku masu potrebno je obnoviti.

WALLACE & TIERNAN JETPAK

Water Technologies je razvio zasebni sustav za pripremu i doziranje aktivnog ugljena - tzv. JETPAK.

Sustav koristi aktivni ugljen u prahu, omogućava neprekidnu pripremu aktivnog ugljena konstantne kvalitete (koncentracije) i doziranje istog u ovisnosti o protoku, odnosno veličini sustava. Moguć je rad sustava za istovremeni rad do tri odvojena bazenska sustava.

Sustav se sastoji od slijedećih komponenti:

1. Protočni modul
2. Pumpa za miješanje
3. Senzor napunjenosti spremnika
4. Upravljački panel
5. Injektor
6. Elektromotorni ventil
7. Spremnik s aktivnim ugljenom

Princip rada

Unutar prihvatnog spremnika nalazi se aktivni ugljen u prahu disperziran u vodenoj otopini. Pumpa miješanja neprekinutim radom osigurava konstantnu koncentraciju aktivnog ugljena, sprječava njegovo taloženje i pad pH vrijednosti otopine na pH≤2. Pripremljena adsorpcijska smjesa prema postavljenom programu ubrizgava se u cjevovod. Voda iz vodovoda (Uvjet je da voda bude pod konstantnim tlakom od 6 bara. U tu svrhu ugrađuje se pomoćna pumpa za održavanje tlaka ulazne vode.) prolazi kroz injektor i na principu stvaranja potlaka dolazi do usisavanja spremne otopine i njezinog doziranja u cjevovod. Vrijeme rada uređaja i željena količina doziranog aktivnog ugljena može se mijenjati prema potrebama.

Karakteristike uređaja

ISPITIVANJE JETPAK-a

U razdoblju od 28.08. do 12.09.2013. izvršen je probni rad uređaja JETPAK. Uređaj je ugrađen na novoizgrađenom vanjskom bazenu u sklopu jednog autokampa na zapadnoj obali Istre, na kojem se javljao problem prisutstva ukupnih trihalometana. Bazen je od početnog punjenja imao nedozvoljenu razinu THM (>100μg/l) i tijekom čitave sezone je bilo prisutno prekoračenje tog parametra. Zaključilo se da je i sama morska voda za punjenje bila zasićena organskom tvari. Upravo takav bazenski sustav kao kritični odabran je za testiranje JETPAK-a.

Cjelokupna ispitivanja su izvršena od strane Zavoda za javno zdravstvo Istarske Županije.

Karakteristike bazena:

• Površina bazena : 220m2
• Dubina bazena : 1.35m
• Opterećenost kupaćima (na skali: malo - srednje - veliko - izrazito) : velika (bazen u kampu)
• Tip bazena : Vanjski, preljevni bazen

Karakteristike bazenske tehnike:

• Voda za punjenje : morska voda
• Voda za nadopunjavanje : morska voda i voda iz vodovoda
• Protok cirkulacije vode : Qf=120m3/h
• Brzina filtracije u pješćanom filteru : 20m/h

Ispitivani parametri bazenske vode:

• Količina ukupnih THM :
• Apsorbanca UV kao mjera prisutstva prirodne organske tvari u vodi :
• Interval uzimanja uzorka : svaka 3 sata (900, 1200, 1500 i 1800)

U Tablici 2. dan je prikaz izvršenih analiza bazenske vode koje su prethodile ispitivanju.

Radi preglednosti, tijek ispitivanja razdijeljen je na tri osnovna razdoblja koja su nazvana Razdoblje A, B i C. Razlike u radu, odnosno postavljeni parametri rada pojedinog razdoblja značajno odstupaju od preostalih razdoblja. Tako npr. razdoblje A karakterizira smanjeni kapacitet rada uređaja, razdoblje B intenzivan rad uređaja, dok C predstavlja rad uređaja pod srednjim intenzitetom. Osnovne razlike pojedinog razdoblja prikazane su niže.

Unutar svakog razdoblja vršena su ispitivanja rada uređaja s malim promjenama i korekcijama vrijednosti postavljenih parametara rada sustava. između pojedinih razdoblja

Razdoblje A (od 28.08. - 30.08.) - Smanjen kapacitet

• Koncentracija smjese (20, 30, 40 g/l): 20 g/l
• Dozirana količina (1.0-3.0 g/m3): 1.0 g/l
• Vrijeme rada (0-24h): 8:00-22:00
• Dnevna potrošnja aktivnog ugljena: ~2.2 kg/dan

Razdoblje B (od 31.08. - 08.09.) - Intenzivan kapacitet

• Koncentracija smjese (20, 30, 40 g/l): 30 g/l
• Dozirana količina (1.0-3.0 g/m3): 2.5 g/l
• Vrijeme rada (0-24h): 1:00-23:00
• Dnevna potrošnja aktivnog ugljena: ~3.4 kg/dan

Grafički prikaz dobivenih mjerenja u razdobljima A i B dan je na Slici 2.

Navedena dva razdoblja razlikuju se po pripremljenoj koncentraciji smjese, količini doziranja, ali i vremenskom intervalu doziranja. Lako se može uočiti da je u Razdoblju A nezadovoljen parametar ukupne količine THM, dok je u razdoblju B on u potpunosti zadovoljen. Uređaj je za vrijeme razdoblja A radio na tvorničkim postavkama, koje se odnose na srednju opterećenost bazena na vodu iz vodovoda. Kako bi se zadovoljilo traženim sanitarnim uvjetima, u razdoblju B pojačani su parametri uređaja. Vidljiv je efekt zadovoljenja sanitarnih uvjeta (od 106 μg/l na 37 μg/l) u roku od 4 dana. Pretpostavka je da bi smanjenje THM nastupilo i u kraćem roku, da u ta 4 dana nisu bila 2 dana vikenda - izrazite opterećenosti bazena kupačima.

Važno je napomenuti da je u tom razdoblju bazenska tehnika bila održavana na najvišoj razini. Doziranje aktivnog ugljena bilo je popraćeno dodavanjem flokulanta, tako da je bila prisutna veća zaprljanost filtera što je zahtijevalo i regeneraciju filetrske dva puta dnevno.

Periodički se uočava smanjenje THM nakon noćnog režima rada bazenske tehnike, kad nije prisutan utjecaj kupača. Nakon jutarnjeg mjerenja, tijekom dana uočava se blagi porast količine THM što se pripisuje kontinuiranim unosom organskih nečistoća kupaća.

Razdoblje C (od 09.09. - 12.09.) - Srednji kapacitet, nakon zaprljanja

• Koncentracija smjese (20, 30, 40 g/l): 20 g/l
• Dozirana količina (1.0-3.0 g/m3): 1.5 g/l
• Vrijeme rada (0-24h): 1:00-23:00
• Dnevna potrošnja aktivnog ugljena: Upitno

U cilju dobivanja daljnjih saznanja o ponašanju THM, nakon postizanja zadovoljavajućih sanitarnih uvjeta (minimalna količina THM 31 μg/l) izvršena je zadnja faza ispitivanja. Radi vremenskih neprilika sustav bazenske tehnike, a s njime i JETPAK dva dana nije u noćnim satima bio u funkciji. Nakon ponovnog pokretanja JETPAK-a i postavljanja na vrijednosti relevantne za razdoblje C uočen je porast ukupnih THM. Vremenski interval u kojem je zabilježena količina ukupnih THM iznad dopuštene količine trajao je ~36h. Uzroci toga su višestruki: bazenska tehnika nije održavana sukladno potrebama (filteri nisu prani 2 puta na dan), opterećenost kupačima je bila izrazito neprihvatljiva (cjelodnevni party) i vremenske neverine.

Nakon dovođenja bazenskog sustava u nominalni režim opet je zabilježen pad ukupnih THM-a. Također je adsorpcijski učin najuočljiviji nakon neopterećenosti bazena.

UTJECAJ NA OKOLIŠ

Sukladno Pravilniku o graničnim vrijednostima emisija otpadnih voda (NN80/2013) potrebno je ispuniti tražene zahtjeve, pa je za vrijeme rada sustava ispitana i otpadna voda od regeneracije filterske mase. Takva otpadna voda se prije ispuštanja u more mora zadržati u neutralizacijskom bazenu u trajanju barem 24h. Nakon tog vremena uzeti su uzorci vode i izvršeno je ispitivanje iste, a rezultati mjerenja su iskazani u Tablici 3.

Iz iznesenih rezultata mjerenja vidljivo je da takva otpadna voda zadovoljava propisane zahtjeve i kao takva se može ispuštati u more.

MOGUĆNOSTI UGRADNJE I PROCJENA TROŠKOVA

Radi svoje kompaktnosti JETPAK je moguće postaviti u gotovo svaki tehnički prostor namijenjen za bazensku tehniku. Potrebno je osigurati vodovodni priključak, priključak na odvodnju i električni priključak za napajanje uređaja. Uređaj je posebno pogodan za ugradnju u postojeća postrojenja bazenske tehnike koja ne dopuštaju ugradnju dodatnih adsorpcijskih filtera ili opreme veće dimenzije. Isto tako izrazito je pogodan za ugradnju u zajedničkim postrojenjima bazenske tehnike, budući može istovremeno snabdijevati do tri odvojena bazenska sustava.

Procijenjeni troškovi ugradnje takvog uređaja s pratećom opremom su slijedeći:

• JETPAK s jednim mjestom doziranja: 100.000,00 kn
• JETPAK s dva mjesta doziranja: 110.000,00 kn
• JETPAK s tri mjesta doziranja: 120.000,00 kn

Napomena: Utrošak aktivnog ugljena u prahu (PAC) ovisi o veličini bazena, opterećenosti bazena i o kakvoći vode za punjenje (voda iz vodovoda ili morska voda).

ZAKLJUČCI

Upotreba adsorpcijskog filtriranja putem aktivnog ugljena dokazana je kao siguran način za uklanjanje prekomjernih THM. Sustav poput JETPAK-a omogućava neprestanu pripremu aktivnog ugljena konstantne koncentracije uz mogućnost prilagodbe intenziteta i vremena doziranja.

Za učinkovitost procesa nužna je dnevna regeneracija filterske mase.

Značajno smanjenje količine THM uočava se u jutarnjim satima, odnosno nakon cjelonoćne obrade vode bez utjecaja kupača.

Postupak flokulacije potreban je za poboljšanje adsorpcijskog filtriranja.

Opravdanost investicije u pogledu zadovoljenja sanitarnih uvjeta propisanih Pravilnikom, mogućnošću ugradnje u već postojeća postrojenja i ugradnja do tri odvojena sustava.