Основы водоподготовки плавательных бассейнов: уроки химии

Для многих бассейн ассоциируется со здоровым образом жизни и приятным времяпрепровождением. И в первую очередь благодаря кристальной чистоте плещущейся в нем воды.

Водоподготовка — вопрос серьезный. Согласно существующим санитарным нормам вода для плавания должна удовлетворять практически тем же требованиям, что и вода для питья. Но даже если залить в бассейн дистиллированную воду, со временем ее качество снизится. Под воздействием солнечных лучей начнут размножаться микроскопические водоросли. Ветер или сквозняк занесет пыль, песок, семена растений и листья. Вместе с купающимися в воду попадут частички косметических средств и пота. Но страшнее всего то, что даже в визуально чистой и прозрачной воде могут находиться различные микроорганизмы, бактерии и вирусы, зачастую опасные для здоровья. Из всего этого напрашивается естественный вывод: для того чтобы водные процедуры доставляли ничем не омраченное удовольствие, бассейн необходимо оборудовать техникой, постоянно поддерживающей качество воды на должном уровне. В частности системой фильтрации — для удаления крупных загрязнений и системой дезинфекции — для контролирования процессов, происходящих на молекулярном, клеточном уровне.

ЧАСТЬ I. ФИЛЬТРАЦИЯ
Принцип действия фильтрационной установки прост как все гениальное: с помощью насоса воду из бассейна прокачивают сквозь пластиковую или металлическую емкость, заполненную фильтрующим (сорбционным) материалом, улавливающим механические взвеси. Конструкцию дополняют многофункциональные клапаны для переключения режимов работы, которых может быть от четырех до шести (в зависимости от модификации):

фильтрация — насос прокачивает воду сквозь фильтр и подает ее назад в бассейн;

обратная промывка — при ее активации вода проходит в обратном направлении, промывает фильтр и стекает в канализацию, увлекая за собой всю грязь;

уплотнение песка, или продувка — этот режим рекомендуют включать сразу после обратной промывки для улучшения фильтрационных свойств;

циркуляция — применяется для быстрого перемешивания воды бассейна с каким-либо препаратом (например при проведении ударной дезинфекции и т.п.) без прохождения сквозь фильтрующий материал;

опорожнение бассейна — вся вода сливается в канализацию, минуя фильтр;

выключение всех функций — ясно без комментариев.

Все фильтры можно разделить на три большие категории в зависимости от того, какой именно материал использован для улавливания грязи.

Наибольшей популярностью пользуются песчаные фильтры. Они относительно дешевы и просты в эксплуатации. При прохождении воды сквозь фильтрующую емкость, заполненную обожженным кварцевым песком в грануляции 0,4–0,8 мм, частички грязи оседают в песке. Когда объем выловленной взвеси достигает критической отметки, на манометре фильтра повышается давление, что служит сигналом для активации режима «обратная промывка».

В картриджных фильтрах в качестве фильтрующего материала задействуют мембраны из полипропилена с микроскопическими отверстиями. Качество фильтрации у них выше, чем у песчаных «собратьев», и они заметно компактнее. Но недостатки у них также имеются. Так, картридж необходимо периодически — раз в два-три дня — промывать, причем, вручную. И каждые три месяца устанавливать новый.

Принцип действия диатомитовых или намывных фильтров основан на высоких адсорбционных свойствах диатомита — осадочной породы, состоящей из окаменелых остатков морских организмов, мелких двустворчатых моллюсков и микроскопических водорослей. Этот высокопористый материал обеспечивает качественную механическую чистку. Однако использование столь экзотического вещества увеличивает стоимость фильтров на его основе.

Подбирая фильтрационную установку для бассейна, пользователь должен ориентироваться на следующее правило: весь объем воды из чаши должен проходить сквозь фильтр не менее трех раз в сутки. Таким образом, чем больше объем бассейна, тем более мощным должен быть насос. Но чем быстрее вода проходит сквозь фильтр, тем ниже качество ее очистки, а значит, чем мощнее насос, тем больший объем должен быть у фильтра. В такой ситуации выходом может стать установка двух и более фильтров.

ЧАСТЬ II. ДЕЗИНФЕКЦИЯ
Удаление механических взвесей из воды — это только первый шаг на пути водоподготовки. Второй этап — дезинфекция, уничтожение потенциально опасных для здоровья человека вирусов и бактерий.

На данный момент существует три основных метода обеззараживания воды: реагентный, безреагентный и комбинированный.

Наиболее распространен первый, сводящийся к обработке воды химическими веществами. Реагентные методы представлены хлорированием, йодированием, бромированием, озонированием и обработкой воды активным кислородом и соединениями серебра и меди. Безреагентные методы основаны на использовании ультрафиолетовых лучей, ультразвука, электроимпульсных разрядов и даже лазеров. Комбинированные методы сочетают различные реагентные и безреагентные методы водоподготовки и считаются наиболее эффективными на сегодняшний день.

Хлорирование. Среди реагентных методов обеззараживания воды наиболее популярно хлорирование. Объясняется это тем, что препараты на основе хлора — мощного окислителя с широким антимикробным спектром и пролонгированным действием — сравнительно дешевы и достаточно эффективны даже при небольшой концентрации.

После растворения «хлорного» дезинфектанта в воде бассейна при оптимальном значении рН (о важности поддержания этого параметра на определенном уровне мы поговорим чуть ниже) образуются гипохлоритион и хлорноватистая кислота. Их суммарное содержание в воде называют уровнем вободного хлора, который по действующим санитарным нормам должен поддерживаться в воде в пределах 0,3–0,5 мг/л.

Свободный хлор вступает в реакции окисления с присутствующими в воде патогенными микроорганизмами и различными загрязняющими веществами, разрушает их и при этом разрушается сам, образуя различные азотсодержащие вещества (органические и неорганические хлорамины).

Главными источниками образования хлораминов являются аммиак и некоторые другие загрязнения, постоянно вносимые в воду купающимися. «Отработанный» хлор, связанный в хлорамины, так и называется связанным хлором. Суммарное содержание в воде бассейна свободного и связанного хлора называется общим хлором. Уровень связанного хлора, определяемый разностью общего и свободного, не должен превышать 0,9 мг/л.

Методика обеззараживания воды бассейнов с помощью хлорирования, кроме ряда неоспоримых достоинств (доступность, пролонгированный эффект, высокая противомикробная активность), имеет и ряд существенных недостатков:

— в воде постоянно образуются токсичные продукты хлорирования (хлороформ, хлорамины), с которыми нужно вести постоянную «борьбу»;

— хлорированием не уничтожить спорообразующие микроорганизмы (в отличие, например, от озонирования);

— при поддержании в воде постоянного уровня хлора со временем наблюдается «привыкание» патогенных микробов к этим концентрациям, поэтому требуется периодическая «ударная» обработка повышенными дозами дезинфектанта.

Бромирование. Бром, так же как и хлор, относится к группе галогенов и в своих бактерицидных свойствах подобен хлору, хотя и не так эффективен. Он убивает бактерии, вирусы, грибы и удаляет органические примеси из воды путем окисления. В воде бассейна количество остаточного брома должно составлять 0,8–1,5 мг/л. Это в три раза больше, чем норма по хлору. Бром не так токсичен, как хлор, образует меньшее количество вредных соединений, подобных хлораминам, и обеспечивает надежную дезинфекцию даже при высоких значениях рН воды. Например, при рН 8,0 эффективность дезинфицирующего действия брома составляет 87%, в то время как у хлора — только 33%.

Бромирование применяют реже, чем обработку хлорсодержащими препаратами, однако этот вариант вполне подходит для дезинфекции частных бассейнов, где купаются одни и те же люди, например члены небольшой семьи.

Йодирование. Йод как химический элемент очень похож на бром и относится к той же группе галогенов. Он эффективен в борьбе против патогенных бактерий, препятствует росту планктона и водорослей и, в отличие от хлора, не вызывает раздражения глаз и слизистой. Тем не менее йод из-за своей физиологической активности может вызывать аллергические реакции. А также придать воде желтый окрас и своеобразный запах.

Ионизация. Этот метод основан на взаимодействии ионов некоторых металлов (обычно меди и серебра) с протоплазмой клеток микроорганизмов, приводящем к гибели последних из-за нарушения метаболизма (обмена веществ). Этот способ дезинфекции неплохо защищает воду от образования бактерий, спор, грибов и даже водорослей.

Обогащают воду положительно заряженными ионами чаще всего электролитическим методом. Установка для обеззараживания представляет собой камеру-электролизер с угольными и серебряными (или медными) электродами, питающимися постоянным током низкого напряжения. Однако эффект обеззараживания зависит от многих факторов и может значительно снижаться в присутствии солей, малорастворимых соединений, коллоидов. Кроме того, обработка воды ионами металлов требует довольно жесткого контроля за уровнем рН (оптимально 6,9–7,2). В прозрачной воде плавательных бассейнов доза серебра в пределах 0,15–0,3 мг/л дает обеззараживающий эффект при продолжительности контакта серебра с водой в течение 30–60 мин. Количество меди для дезинфекции воды плавательных бассейнов и очистки от водорослей должно быть в пределах 0,5–0,7 мг/л.

Самым большим преимуществом ионов меди и серебра является то, что они остаются в воде и осуществляют дальнейшую защиту, очищая ее в течение продолжительного срока без участия ядовитых веществ.

Активный кислород. Еще один широко распространенный в обслуживании частных бассейнов дезинфектант — активный кислород. Он менее эффективен, чем озон или хлор, но определенные преимущества у данного метода все же имеются. Прежде всего, у обработанной им воды отсутствует неприятный запах — создается ощущение купания в чистой природной воде. После приема процедур кожа не сохнет, волосы не становятся ломкими и полностью отсутствует раздражение слизистых оболочек. К тому же обработка активным кислородом предотвращает появление в воде водорослей.

Озонирование. Озон — аллотропная форма кислорода — является одним из наиболее эффективных дезинфектантов.В высоких концентрациях это синеватый ядовитый газ с резким запахом. Озон очень сильный окислитель, его окислительный потенциал значительно превышает соответствующий показатель у хлора (сравните сами: озон — 2,06 В, хлор — 1,36 В). Так что с патогенными микроорганизмами он расправляется намного быстрее, при этом не вызывает воспаления кожи, слизистых оболочек и органов дыхания. Однако этот газ быстро распадается и уже спустя четверть часа после растворения в воде практически теряет свои дезинфицирующие качества. Поэтому использовать озонирование в качестве основной процедуры не рекомендуется, предпочтительнее сочетать озонирование с традиционной дезинфекцией.

Обычно озонирующую установку размещают за пределами чаши бассейна. Она принимает поток воды, дезинфицирует его, потом вода очищается от оставшегося в ней озона и только после этого возвращается в бассейн.

УФ-обработка. Еще один дополнительный метод обеззараживания воды — жесткое облучение коротковолновыми УФ-лучами. Отфильтрованная вода попадает в емкость, где установлены специальные трубчатые бактерицидные ртутные лампы низкого давления, защищенные от воздействия воды кварцевым стеклом. Интенсивное УФ-излучение в диапазоне длин волн от 200 до 400 нм в течение нескольких секунд уничтожает болезнетворные микроорганизмы, изменяя их структуру на клеточном уровне. Наиболее действенным бактерицидным действием при очистке воды обладает УФ-излучение с длиной волны 260 нм.

Метод дезинфекции с использованием ультрафиолетового излучения доказал свою эффективность при дезактивации переносимых водой болезнетворных микроорганизмов и вирусов без ухудшения вкуса и запаха воды и без внесения в воду нежелательных побочных продуктов. В воде при этом не образуются вредные для человека вещества, как при хлорировании и озонировании.

Однако, как и в случае с озонированием, УФ не обладает остаточным (во времени) дезинфицирующим действием, и поэтому УФ-обработку воды также рекомендуется сочетать с традиционными методами реагентной дезинфекции.

ЧАСТЬ III. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕРЫ
Регулирование значения pH. На кислотно-щелочное равновесие воды указывает величина рН.

Регулирование значения pH воды в бассейне особенно важно по ряду причин. Во-первых, бактерицидное действие большинства дезинфектантов зависит от уровня кислотности. Для каждого вида необходимо поддерживать значение pH в пределах, гарантирующих наибольшую эффективность дезинфекции. Например, бактерицидные свойства хлора быстро снижаются, если pH поднимается выше 7,6. К тому же, чем выше pH, тем выше тенденция к осаждению различных солей, гидратов и т.п. Во-вторых, по мере того как pH снижается (ниже 7), вода приобретает все более «коррозийные» для материалов и оборудования бассейна свойства. В-третьих, если уровень pH слишком низок или слишком высок, вода вызывает раздражение и воcпаление кожи и слизистых оболочек.

Чтобы поддерживать pH в указанных пределах, следует систематически измерять и корректировать этот параметр. Выбор химикатов для регулирования уровня pH будет зависеть от физико-химических характеристик воды, заполняющей и подпитывающей бассейн, и от того, какой дезинфектант используется — щелочной или кислотный.

Коагуляция. Присутствующие в воде бассейна растворенные и мелкодисперсные загрязнения ухудшают органолептические свойства воды и способствуют развитию болезнетворных микроорганизмов. В силу своих микроскопических размеров они не улавливаются фильтром, поэтому для их извлечения проводят обработку воды коагулянтами — растворами солей алюминия или железа. Коагулянты способствуют переходу растворенных и мелкодисперсных (коллоидных) загрязнений во взвеси, которые потом при фильтровании воды через фильтр задерживаются в объеме фильтра. Для улучшения качества осветления воды в нее после коагуляции добавляют флокулянты (это растворы полимеров на основе полиакриламида). Флокулянты объединяют взвеси в крупные хлопья, они осаждаются на дно бассейна и / или задерживаются фильтром.

Борьба с водорослями. Появление водорослей в воде — явление очень неприятное. На их присутствие указывает темно-зеленый цвет воды и слизистые отложения на дне и стенках чаши бассейна. И это еще далеко не все «минусы» обитания микрофлоры в бассейне — водоросли вырабатывают загрязняющие органические вещества, которые являются благоприятной средой для многих патогенных бактерий и грибов. Для борьбы с ними применяют специальные препараты, препятствующие росту водорослей, — альгициды. Еще недавно для этих целей использовали препараты на основе медного купороса (сульфата меди). Сейчас рынок предлагает более действенные и менее токсичные альгициды, не содержащие меди и тяжелых металлов.

Принцип действия альгицидов довольно прост: отрицательно заряженная клеточная оболочка водоросли притягивает положительно заряженные частицы растворенного в воде препарата, которые буквально «обволакивают» клетку. В результате нарушается питание и дыхание клетки, происходившие сквозь клеточную оболочку, и водоросль погибает.

Борьба с хлораминами. Если дезинфекция воды в бассейне осуществляется с помощью препаратов на основе хлора (а это, как уже говорилось выше, один из наиболее распространенных методов обеззараживания), то со временем в воде накапливаются хлорамины (моно-, ди-, трихлорамины, органические хлорамины), хлороформ и т.д. Они образуются в результате взаимодействия «отработанного» хлора с органическими соединениями, попадающими в воду вместе с купающимися (пот и т.п.). Именно из-за высокого содержания этих побочных продуктов хлорирования вода приобретает резкий неприятный запах, начинает раздражать слизистые и кожу, в результате чего водные процедуры теряют всю свою привлекательность.

Для борьбы с хлораминами проводят «ударную» обработку воды специальными препаратами. Ее цель заключается в окислении хлораминов до газообразных форм, неорганических солей и воды.

Один из наиболее распространенных способов удаления хлораминов — гиперхлорирование. Суть его сводится к добавлению хлора в воду бассейна до тех пор, пока его концентрация не превысит концентрацию хлораминов в 10 раз. Причем эту пропорцию следует соблюдать очень точно — если хлора будет добавлено больше или меньше, хлорамины начнут образовываться заново. Но при проведении этой операции следует на некоторое время прекратить пользоваться бассейном, а потом провести еще и дехлорирование воды — то есть снизить содержание остаточного свободного хлора до допустимых норм (опять-таки с помощью специальных препаратов).

Консервирование на зиму. В этой процедуре нуждаются только стационарные сборные или бетонные бассейны, расположенные под открытым небом, поскольку разборные модели зимуют в сарае, а закрытые бассейны от снега и морозов защищает надежная крыша павильона и система отопления. И здесь главное правило — провести всю операцию до первых серьезных заморозков.

Первый этап подготовки состоит в полном сливе воды и тщательной очистке дна и стенок бассейна от всевозможных загрязнений и отложений кальция. Делают это при помощи щеток и специальных чистящих средств, подбираемых в соответствии с типом внутреннего покрытия бассейна. Чистящие средства для стенок и дна — это, как правило, довольно агрессивные химикаты, поэтому следует соблюдать технику безопасности, работать в резиновых сапогах и перчатках, избегать неконтролируемой утечки раствора в окружающую среду. После очистки всю внутреннюю поверхность бассейна тщательно ополаскивают, а остатки воды удаляют.

Пустой бассейн нужно освободить от элементов подводного освещения — вынуть светильники из ниш, кабели вывести наверх за борт бассейна и заизолировать. Затем в бассейн снова заливают воду.

Оставлять бассейн зимовать пустым не стоит — периодические изменения объема окружающего бассейн грунта при замерзании и оттаивании увеличивают нагрузки на стенки и могут стать причиной разрушения бетонных и металлических элементов корпуса. А замерзшая вода внутри бассейна частично их компенсирует.

Консервационную воду заливают первоначально до прежнего уровня. Когда залив окончен, приступают к мерам по консервации фильтрующей системы. Фильтр включают в режим обратной промывки. После окончания обратной промывки фильтр ставят в режим уплотнения. Затем — в режим нормальной фильтрации. В это время в воду добавляют особое консервирующее средство, препятствующее развитию водорослей. Оно обеспечивает чистоту воды в случае, если ожидаемые морозы задерживаются. Консервационная вода с растворенным в ней средством от водорослей фильтруется в нормальном режиме в течение двух-трех часов. После этого часть воды из бассейна сливают до тех пор, пока уровень не опустится на 10 см ниже боковых форсунок.

Следующий шаг — установка компенсаторов объемного расширения замерзающей воды. В качестве компенсаторов подойдут предметы, способные сжиматься при увеличении внешнего давления. Это могут быть пластиковые канистры, заполненные воздухом, несильно надутые автомобильные шины или бруски из пенопласта. Компенсаторы притапливают с помощью грузов в виде мешочков с песком.

После установки системы компенсации объемного расширения воды в обвязке бассейна демонтируют все детали гидросистемы — устройство противотока, фильтрующую установку, нагревательную систему и т.п. Части гидросистемы, не подлежащие удалению, освобождают от воды, а свободные концы труб изолируют заглушками.

Пенопластовые заглушки устанавливают в нишах осветительных приборов, в нише скиммера и в форсунках, находящихся выше уровня консервационной воды. Фильтр отсоединяют от гидросистемы. Воду из фильтра сливают, песок удаляют и переносят в другую емкость или в полотняный мешок.

Корпус фильтра очищают от остатков песка и убирают на зимнее хранение.

Последнее, что нужно сделать, это закрыть зеркало воды. Для этой цели предназначены специальные покрытия, которые используются круглый год. Летом они предохраняют бассейн от загрязнения и остывания в то время, когда бассейном не пользуются; зимой служат последней мерой консервации.

Если верхнее покрытие изначально рассчитано на зиму, оно должно иметь соответствующую прочность и выдерживать тяжесть снежного покрова. Не рекомендуются деревянные щиты и металлические конструкции, опирающиеся на борта бассейна. Цель консервации, напомним, заключается в максимальном снижении механических нагрузок на конструкцию корпуса во время длительного зимнего простоя. Лед в замерзающем бассейне нельзя колоть, так как осколки льда могут повредить его внутреннее покрытие.

Автор: Наталья Меснянина

Полный вариант статьи в формате pdf с обзором рынка химии для бассейнов
смотрите в выпуске журнала «GardenTools» серии «Потребитель» №03’2009