Nowoczesne i innowacyjne technologie oczyszczania wody basenowej (cz. 1)

Na początku procesu inwestycyjnego budowy obiektu basenowego, a przede wszystkim doboru technologii oczyszczania wody basenowej, należy precyzyjnie określić jego funkcję i rodzaj. Optymalny dobór urządzeń związanych z prawidłowym przeprowadzeniem procesu oczyszczania wody basenowej zależeć będzie od tego, czy planowana jest budowa basenu otwartego, krytego, uniwersalnego, np. ze zmiennym przykryciem, wielofunkcyjnego z tzw. atrakcjami wodnymi, rehabilitacyjnego, pływackiego, sportowego, do nauki pływania dla młodzieży szkolnej czy dla małych dzieci, do skoków, do gry w piłkę wodną itd.

Niezależnie od tego, czy planuje się budowę małego basenu w obiekcie hotelowym, czy basenu sportowego o wymiarach umożliwiających organizowanie w nim pływackich zawodów międzynarodowych, każdy z nich powinien być wyposażony w stację oczyszczania wody zaprojektowaną i wykonaną zgodnie z obowiązującymi przepisami, wytycznymi i uregulowaniami normatywnymi.

Bezpieczeństwo zdrowotne użytkowników basenów i sprawność instalacji do oczyszczania wody basenowej to podstawa prawidłowego funkcjonowania wszystkich obiektów. O wysokiej sprawności instalacji basenowych na etapie projektowania decyduje prawidłowy wybór technologii oczyszczania wody oraz zastosowanych urządzeń, a na etapie eksploatacji profesjonalna ich obsługa, regularne przeglądy i monitoring procesu oczyszczania wody.

W zakresie oczyszczania wody dla basenów publicznych w Polsce i Europie upowszechniła się niemiecka norma DIN 19643 wskazująca na konieczność stosowania w układach basenowych procesu: filtracji, koagulacji, korekty pH wody i dezynfekcji chlorowej [1]. Długość cyklu filtracyjnego, płukanie filtrów, dozowanie koagulantu, dezynfektanta i korektora pH wody oraz pomiar podstawowych parametrów kontrolujących i wskazujących na efekty oczyszczania wody basenowej (pomiar stężenia chloru wolnego i związanego, potencjału redox, pH wody i temperatury) powinny być w pełni zautomatyzowane we wszystkich typach basenów publicznych.

W skład podstawowego układu oczyszczania wody dla basenów sportowo-rekreacyjnych powinien wchodzić proces filtracji, a właściwie koagulacji powierzchniowej, prowadzony w filtrach ze złożem piaskowo­‑żwirowym oraz proces dezynfekcji chlorowej przy wykorzystaniu podchlorynu sodu wytwarzanego na miejscu w procesie elektrolizy membranowej.

W przypadku basenów i wanien z hydromasażem, ze względu na ich atrakcyjność, większe obciążenie materią organiczną (cząsteczki naskórka, pot, mocz, resztki kosmetyków) oraz wyższą temperaturę wody (30–36°C) i co za tym idzie sprzyjające warunki rozwoju mikroorganizmów, obiegi wodne powinny być wyposażone w dezynfekcję dodatkową realizowaną poprzez naświetlanie strumienia wody promieniami UV, poprzedzającą dezynfekcję końcową polegającą na dozowaniu do strumienia wody obiegowej roztworu podchlorynu sodu. Stosowanie lamp UV pozwala osiągać lepsze efekty dezynfekcji, zmniejszać zużycie chloru i zwiększać bezpieczeństwo zdrowotne kąpiących się osób.

Obiegi wodne basenów terapeutycznych i rehabilitacyjnych powinny być wyposażane w dezynfekcję dodatkową w postaci systemu ozonowania całego lub przynajmniej części strumienia wody obiegowej ze względu na prawdopodobieństwo wystąpienia specyficznego zanieczyszczenia wody, np. bakteriami chorobotwórczymi.

W przypadku basenów dla dzieci, brodzików i basenów w szczególny sposób przystosowanych do nauki pływania, np. basenów z ruchomym dnem (regulacją głębokości) czy atrakcjami wodnymi (zjeżdżalniami, fontannami, miejscami masażu, przeciwprądem strumienia wody), również należy stosować dodatkowe układy dezynfekcji (naświetlanie strumienia wody promieniami UV lub ozonowanie).

Nowoczesne technologie uzdatniania wody, dobór właściwych preparatów chemicznych, wysoka efektywność filtrowania, zapewnienie mikrobiologicznej stabilności wody poprzez stosowanie oprócz dezynfekcji związkami chloru dodatkowych zabiegów dezynfekcyjnych oraz umiejętność dostosowywania układów oczyszczania wody basenowej do warunków eksploatacji danego basenu, tzn. frekwencji i jakości wody uzupełniającej, gwarantują uzyskanie medium zasilającego niecki basenowe o jakości wody do spożycia i zapewniającego osobom kąpiącym się komfort i bezpieczeństwo [13, 14, 16, 18, 20].

Należy jednak pamiętać, że o skuteczności nowoczesnych technologii i urządzeń do oczyszczania wody basenowej w zasadniczym stopniu decydować będzie ciągła kontrola ich pracy, poprzez rejestrację i analizę parametrów opisujących jakość wody basenowej i jej przydatność do kąpieli [19, 21].

Wymagania jakościowe dla wody basenowej

W większości krajów europejskich istnieją państwowe przepisy regulujące obligatoryjne wymagania sanitarne dla pływalni publicznych, zwłaszcza parametry fizyczno-chemiczne i bakteriologiczne wody. Niemiecka norma DIN 19643 i normy pochodne nie tylko podają wymagania wobec jakości wody, ale w sposób szczegółowy określają rozwiązania techniczne dla basenów publicznych, urządzeń basenowych i sposobów oczyszczania wody [1].

Na podstawie tej normy tworzone są obecnie założenia przepisów europejskich dotyczące warunków sanitarnych dla obiektów basenowych. Jednak jak dotąd nie ukazało się żadne opracowanie ani dokument unijny w tej sprawie. Natomiast we wrześniu 2011 r. ukazał się w Austrii pierwszy w UE przepis prawny dotyczący basenów kąpielowych [2].

W Polsce projekt rozporządzenia Rady Ministrów z 2004 r. w sprawie warunków higieniczno-sanitarnych obiektów sportowych i rekreacyjnych oraz zasad sprawowania nadzoru nad ich przestrzeganiem nie został jak do tej pory wprowadzony w życie.

W związku z tym jedynym przepisem prawnym formułującym wymagania jakościowe, jakim powinna odpowiadać woda do zasilania basenów, jest ustawa z 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków [11]. Stwierdza się w niej, że jakość wody na potrzeby basenów kąpielowych i pływalni powinna odpowiadać jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi [6, 7].

Projektanci oraz osoby zarządzające obiektami basenowymi i kontrolujące jakość wody w obiegu basenowym z reguły odnoszą się do wymagań niemieckiej normy DIN 19643 i opracowanych na jej podstawie wymagań sanitarnohigienicznych dla krytych pływalni wydanych przez Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych [1, 9].

Wymagania te zostały zaakceptowane przez Ministerstwo Zdrowia i Opieki Społecznej – Departament Zdrowia Publicznego pismem ZN.ZPN-093-21/9 z 1998 r. i przeznaczone dla stacji sanitarno-epidemiologicznych, rzeczoznawców ds. opiniowania dokumentacji inwestycji w zakresie wymagań sanitarnohigienicznych, a ze względu na charakter szkoleniowy jako materiał pomocniczy dla projektantów, inwestorów, wykonawców i osób zarządzających obiektami basenowymi.

W Zakładzie Higieny Komunalnej Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego – Państwowego Zakładu Higieny w Warszawie opracowano wymagania sanitarnohigieniczne dla obiektów basenowych i jakości wody w basenach przeznaczonych dla niemowląt i dzieci w wieku od 6 miesięcy do 3 lat.

Zgodnie z nimi system oczyszczania obiegowej wody basenowej powinien być wyodrębniony tylko na potrzeby zasilania oczyszczoną wodą niecki basenowej dla niemowląt i małych dzieci, tak zaprojektowany, aby jeden cykl obiegu wody wynosił od 1 do 1,5 godziny, wyposażony w automatykę kontrolno-pomiarową zapewniającą oznaczenie w wodzie odczynu pH wody, potencjału redox i stężenia chloru wolnego, powinien też zapewniać sterowanie dozowaniem środka dezynfekcyjnego i korektora pH.

Z uwagi na grupę wiekową użytkowników i potrzebę zminimalizowania stężeń środków dezynfekcyjnych, a tym samym stężeń ubocznych produktów dezynfekcji (DBP), na które będą narażeni w czasie kąpieli, oraz konieczność zabezpieczenia wody przed wtórnym jej skażeniem mikroorganizmami chorobotwórczymi stężenie chloru wolnego powinno mieścić się w granicach 0,1–0,3 mg Cl₂/dm³, przy zalecanym zastosowaniu wspomagania dezynfekcji końcowej związkiem chloru dezynfekcją promieniami UV lub ozonowaniem [22].

16 października 2010 r. weszła w życie ustawa o sporcie [10], w której stwierdzono, że na osobach prawnych lub fizycznych prowadzących działalność w sferze kultury fizycznej ciąży obowiązek zapewnienia bezpiecznych i higienicznych warunków uprawiania sportu, rekreacji ruchowej i zajęć rehabilitacyjnych jej uczestnikom. Wobec tego zarządzający obiektami basenowymi w ramach kontroli wewnętrznej powinni dokonywać cyklicznej oceny jakości wody w basenach, zlecając badania w tym zakresie laboratoriom Inspekcji Sanitarnej lub innym o udokumentowanym systemie jakości prowadzonych badań.

Zachowanie w obiektach basenowych wymagań jakościowych wody zgodnych z normą DIN 19643 gwarantuje utrzymanie bezpieczeństwa zdrowotnego osób kąpiących się oraz nierozprzestrzenianie się chorób zakaźnych przez np. Escherichia coli (bakterie jelitowe) i Pseudomonas aeruginosa (pałeczka „ropy błękitnej” odpowiedzialna za zapalenie ucha zewnętrznego, zakażenia skóry i infekcje płuc z immunosupresją).

W tabeli 1 przedstawiono wymagania, jakim powinna odpowiadać woda basenowa zgodnie z normą DIN 19643 [1].

Współczesne systemy oczyszczania wody basenowej

Oczyszczanie wody dla basenów kąpielowych powinno zapewnić dostarczenie wody wolnej od patogennych mikroorganizmów (bakterie, wirusy, grzyby, gronkowce, cysty, czasem ameby), wody bez mętności, o zadowalającej jakości estetycznej, niepodrażniającej oczu, nosa i innych błon śluzowych, a także niewywołującej przykrych reakcji, jak np. kaszel.

Wśród metod oczyszczania wody basenowej pozwalających na uzyskiwanie wody o zadowalających parametrach jakościowo­‑higienicznych wyróżnia się:

• filtrację w filtrach piaskowych + dezynfekcję chlorem + korektę pH,
• koagulację + filtrację w filtrach piaskowych, wielowarstwowych lub z warstwą hydroantracytu + dezynfekcję chlorem + korektę pH,
• koagulację + filtrację + ozonowanie + filtrację sorpcyjną + chlorowanie + korektę pH,
• koagulację + ozonowanie + filtrację w wielowarstwowym złożu (w tym z warstwą sorpcyjną) + chlorowanie + korektę pH,
• ozonowanie + filtrację sorpcyjną + chlorowanie + korektę pH,
• koagulację + filtrację w wielowarstwowym złożu + ozonowanie części strumienia wody obiegowej + chlorowanie + korektę pH,
• koagulację + filtrację w wielowarstwowym złożu + naświetlanie promieniami UV + chlorowanie + korektę pH.

Dla ścisłości należałoby włączyć do wyżej wymienionych procesów jeszcze metodę rozcieńczania. Zanieczyszczenia, których nie można usunąć przy zastosowaniu koagulacji, filtracji i dezynfekcji, można ilościowo ograniczyć jedynie przez wymianę zużytej wody w basenie na wodę świeżą. Dodatkowo należy pamiętać o regularnym czyszczeniu dna i ścian niecek basenowych z osadów za pomocą odkurzacza podwodnego.

Systemy przepływu

Zadaniem systemu hydraulicznego jest utrzymanie obiegu wody w układzie: basen – stacja uzdatniania – dezynfekcja – basen. Aby woda w basenie odpowiadała parametrom zawartym w obowiązujących normach, konieczna jest częściowa jej wymiana na świeżą wodę wodociągową, odpowiednie uzdatnienie wody wymieszanej oraz zapewnienie optymalnego przepływu przez nieckę basenową.

Dobrze zaprojektowana stacja uzdatniania wody basenowej z poprawnie dobranym środkiem dezynfekcyjnym będzie spełniać swoje zadanie tylko pod warunkiem współpracy systemu hydraulicznego z odpowiednią geometrią i konstrukcją niecki basenowej. Przepływ wody przez nieckę basenu nie może powodować powstawania martwych przestrzeni, niebiorących udziału w cyrkulacji. Obszary te sprzyjają gromadzeniu się zanieczyszczeń oraz rozwojowi bakterii i glonów.

Prawidłowo wykonana instalacja cyrkulacji wody basenowej powinna zapewniać [1, 8, 9, 17]:

• odpowiednią częstotliwość wymiany ­wody,
• dezynfekcję wody wpływającej do basenu, zapewniającą wysoki stopień eliminacji drobnoustrojów niebezpiecznych dla człowieka,
• szybki proces całkowitego mieszania wody wprowadzanej z wodą znajdującą się już w basenie,
• utrzymanie odpowiedniej temperatury wody w basenie,
• usuwanie wszelkich zanieczyszczeń z basenu.

Czynnikami niewątpliwie wpływającymi na warunki higienicznosanitarne obiektu basenowego są również: regularne czyszczenie i dezynfekcja ścian oraz dna basenu, rynien przelewowych, podłóg i ścian w bezpośrednim otoczeniu niecki basenowej oraz pomieszczeń szatniowo-natryskowych [1, 9].

W basenach pływackich i kąpielowych, niezależnie od ich kształtu i głębokości, można przez wypór osiągnąć głębokie wymieszanie czystej wody zawierającej środek dezynfekujący z wodą w niecce z równoczesnym odprowadzeniem zabrudzonej wody basenowej. Warunkiem optymalnego rozdzielenia doprowadzanej wody jest wystarczająca liczba ułożonych we właściwym porządku otworów dopływowych i odpływowych.

Odprowadzenia i doprowadzenia wody w odpowiedniej liczbie i konstrukcji należy tak usytuować w niecce basenu, aby uzdatniona woda w krótkim czasie i w odpowiedniej ilości osiągnęła wszystkie jej obszary. Jednocześnie dla uniknięcia obszarów martwych, walców wodnych i uwarstwień temperaturowych należy wodę odprowadzać możliwie najkrótszą drogą i przy możliwie krótkim czasie zatrzymania [3–5].

Opierając się na analizie dotychczasowych rozwiązań przepływu w basenach sportowych, można dokonać podziału na cztery najczęściej stosowane systemy przepływów w basenach:

• przepływ prosty wzdłużny,
• przepływ z odbiciem i przepływem cyrkulacyjnym,
• przepływ poziomy,
• przepływ pionowy.

Obecnie zalecane są dwa systemy przepływu wody przez niecki basenowe – poziomy (poprzeczny) i pionowy [1, 9].

W systemie poprzecznym (rys. 1), zwanym także horyzontalnym, czystą wodę wprowadza się przez wloty umieszczone w przeciwległych, dłuższych ścianach basenu (unika się ścian krótszych ze względu na tworzenie się pól martwych powstających w wyniku długiego czasu przepływu). Zużyta woda basenowa jest równomiernie odprowadzana przez otwory w dnie basenu i przez rynny przelewowe lub tylko przez rynny przelewowe.

Bardzo dobre efekty z szybkim wymieszaniem wody w basenie daje rozwiązanie z dyszami wprowadzającymi ułożonymi naprzeciw, naprzemiennie. Dzięki takiemu ułożeniu dysz uzyskuje się w całej objętości basenu wymieszanie burzliwe: minimum 50–70% objętości wody przelewowej przepływa stale przez rynnę przelewową do zbiornika wyrównawczego, a 30–50% zostaje bezpośrednio z dna basenu zassane przez pompę obiegową systemu oczyszczania wody.

Należy dodatkowo przewidzieć możliwość przełączenia bezpośrednio przed pompą, aby w razie potrzeby można było 100% objętości wody przelewowej odprowadzić przez rynny przelewowe – co jest rozwiązaniem obecnie zalecanym [1, 9].

Zastosowanie horyzontalnego przepływu jest znacznie ograniczone przy niekorzystnej geometrii niecek basenowych, tzn. nieregularnych jej kształtach, jednak bardzo często stanowi jedyne rozwiązanie podczas modernizacji basenów w kąpieliskach otwartych [3, 8].

W systemie pionowego przepływu (rys. 2) wprowadzenie wody uzdatnionej odbywa się przez odpowiednio rozmieszczone w dnie basenu dysze. Woda przelewowa jest w sposób ciągły odprowadzana rynnami w ilości 100% wody cyrkulacyjnej. Zapewnia to szybkie usuwanie najbardziej zanieczyszczonej wody z powierzchni basenu przez koryta przelewowe.

Jednocześnie wypływająca z dna czysta woda, wznosząc się, tworzy lejowaty strumień, powodując jej wymianę na dużym obszarze z równoczesnym rozprowadzeniem środka dezynfekującego przy dnie, a nie tworząc przy tym rozwarstwienia temperaturowego. Woda basenowa, szczególnie ta zanieczyszczona, powierzchniowa, zostaje wyparta w górę najkrótszą drogą i odprowadzona przez rynnę przelewową.

System ten pozwala na osiągnięcie optymalnego przepływu wody w basenie niezależnie od jego kształtu i jest często stosowany przy nieregularnych kształtach niecek basenowych [3, 8].

Dla zapewnienia odpowiednich warunków przepływu w nieckach basenowych bardzo ważne jest dobranie właściwego rodzaju rynien przelewowych. Powinny one umożliwiać sprawne, ciągłe i równomierne odprowadzanie wody basenowej w zależności od występującego w czasie użytkowania basenu falowania i stopnia zanieczyszczenia lustra wody. Dającym dobre efekty rozwiązaniem są przelewy górne, przede wszystkim typu fińskiego i typu Zürich [9].

Z badań modelowych prowadzonych od wielu lat w Zakładzie Wodociągów i Kanalizacji Politechniki Śląskiej wynika, że warunki cyrkulacji wody dla typowego basenu pływackiego są lepsze przy zastosowaniu pionowego systemu przepływu wody [3–5].

Badania jakości wody basenowej przeprowadzone w obiektach z zastosowanym systemem poziomym i pionowym nie dały jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, który z systemów hydraulicznych pozwolił na uzyskanie wody basenowej lepszej jakościowo. Jednak wyniki analiz dotyczące rozkładu stężeń chloru wolnego i związanego w wodzie basenowej, wartości mętności i utlenialności wody oraz wyniki analiz bakteriologicznych wskazywały na wyższy stopień stabilności wody w nieckach basenów wyposażonych w pionowy system hydrauliczny [12, 15].

Część druga – RI 3/2013

Literatura

1. DIN 19643: Aufbereitung von Schwimm und Badebeckenwasser, Düsseldorf 1997.
2. Gesamte Rechtsvorschrift für Bäderhygieneverordnung, Fassung vom 28.09.2011 (austriacki przepis prawny w sprawie warunków higienicznych w obiektach basenowych), www.ris.bka.gv.at.
3. Piechurski F., Wąder K., Badania warunków przepływu wody w niecce basenu, mat. konf. III Sympozjum Nauk.‑Techn. „Instalacje basenowe”, Ustroń 2001.
4. Piechurski F., Badania modelowe warunków przepływu w basenie sportowym, mat. konf. IV Sympozjum Nauk.‑Techn. „Instalacje basenowe”, Ustroń 2003.
5. Piechurski F., Badania modelowe warunków przepływu wody w niecce basenu pływackiego, mat. konf. V Sympozjum Nauk.-Techn. „Instalacje basenowe”, Ustroń 2005.
6. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU nr 72/2010, poz. 466).
7. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (DzU nr 61/2007, poz. 417).
8. Saunus C., Planug von Schwimmbaderen, Düsseldorf 1998.
9. Sokołowski C., Wymagania sanitarno-higieniczne dla krytych pływalni, MZiOS, Departament Zdrowia Publicznego, PZITS, Warszawa 1998, nr arch. 760.
10. Ustawa z dnia 25 czerwca 2010 r. o sporcie (DzU nr 127/2010, poz. 857).
11. Ustawa z dnia 7 czerwca 2001 r. o zbiorowym zaopatrzeniu w wodę i zbiorowym odprowadzaniu ścieków (DzU nr 72/2001, poz. 747, ze zm. DzU nr 85/2005, poz. 729).
12. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Jakość wody basenowej a systemy cyrkulacji, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2011.
13. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Modernizacja systemu uzdatniania wody basenowej warunkiem uzyskania normatywnych parametrów jej jakości, mat. konf. XVIII Krajowej, VI Międzynarodowej Konferencji Nauk.-Techn. „Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód”, Poznań 2004.
14. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Poprawa jakości wody basenowej przy zastosowaniu nowoczesnych technologii uzdatniania, II Kongres Inżynierii Środowiska, Lublin 2005.
15. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Porównanie jakości wody w basenach z poziomym i pionowym systemem hydraulicznym, mat. konf. VI Sympozjum Nauk.-Techn. „Instalacje basenowe”, Zakopane 2007.
16. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Przyczyny modernizacji technologicznych układów oczyszczania wody basenowej, „Instal” nr 7–8/2010.
17. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Wpływ systemu cyrkulacji wody na zmiany jej jakości w niecce basenowej, mat. konf. XVII Krajowej, V Międzynarodowej Konf. Nauk.-Techn. „Zaopatrzenie w wodę i jakość wód”, Gdańsk – Poznań 2002.
18. Wyczarska-Kokot J., Piechurski F., Zastosowanie nowoczesnych technologii dezynfekcji wody basenowej, mat. konf. XIX Krajowej, VII Międzynarodowej Konf. Nauk.-Techn. „Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód”, Zakopane 2006.
19. Wyczarska-Kokot J., Zakrzewska A., Dziennik pracy pływalni jako narzędzie monitoringu systemu oczyszczania wody basenowej, „Instal” nr 7–8/2011.
20. Wyczarska-Kokot J., Effect of disinfection methods on microbiological water quality in indoor swimming pools, „Architecture Civil Engineering Environment” No. 4/2009.
21. Zakrzewska A., Wyczarska-Kokot J., Ocena jakości wody basenowej i funkcjonowania instalacji do jej oczyszczania na podstawie dziennika pracy pływalni, w: Kuś K., Piechurski F. red. „Instalacje basenowe”, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 2011.
22. Zalecenia ZHK NIZP-PZH dotyczące wymagań sanitarnohigienicznych dla obiektów basenowych i jakości wody w basenach przeznaczonych dla niemowląt i dzieci w wieku od 6 miesięcy do 3 lat.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!