Теплая вода бассейна — прекрасная среда для размножения микроорганизмов, среди которых немало представляющих серьезную опасность для здоровья человека. К счастью, люди разработали методы обеззараживания воды, причем благодаря современным технологиям этот процесс происходит не периодически, а постоянно.
Немного школьной химии
Всем известно, что воду обеззараживают хлором и что это ядовитый газ. Нелишне вспомнить, что впервые он был применен в качестве оружия массового поражения в Первой мировой войне в битве на Ипре в 1915 году, что привело к гибели за несколько минут около 6 тыс. человек.
Но при хлорировании — самом распространенном и проверенном способе дезинфекции воды в бассейне (а также в хозяйственно-питьевом водоснабжении) — используются не ядовитые свойства хлора, а окислительные. При его взаимодействии с водой происходит реакция: Н2О+Cl2=НClO+НСl.
Хлорноватистая (гипохлоритная) кислота НClO в зависимости от рН среды и прочих условий разлагается по формуле:
НClO=НСl+О (на соляную кислоту и атомарный кислород) или HClO=H+ +ClO– (с образованием гипохлоритного иона ClO–).
Таким образом, при хлорировании воды на микроорганизмы кроме самого свободного хлора действуют хлорноватистая кислота, ее анион и атомарный кислород — сильный окислитель.
От теории к практике
Применение газообразного хлора для дезинфекции воды привлекает потребителей все меньше, так как имеет много недостатков: сложность точного дозирования, опасность при транспортировке и хранении баллонов, раздражающее действие хлора на слизистые и кожу человека.
В практике обеззараживания и очистки воды хлорированием предпочтение чаще отдается другим хлорсодержащим реагентам. Вариантов хватает: список рекомендуемых дезинфицирующих средств, опубликованный в СанПиН 2.1.2.1188-03 «Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества», кроме газообразного хлора включает в себя целый ряд препаратов.
В него, в частности, входят:
– хлорная известь — Ca(Cl)OCl (смесь гипохлорита и хлорида кальция);
– неорганические соли хлорноватистой кислоты — гипохлориты натрия NaClO, кальция Ca(ClO)2) и лития LiClO;
– хлорпрепараты органического происхождения — производные изоциануровой кислоты: двутретьосновная соль гипохлорита кальция (ДТСГК), натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты (ДХЦК).
Дезинфицирующие свойства реагентов оценивают активным хлором. Это понятие относится к тому хлору, который находится в неустойчивых химических соединениях и может быть задействован в реакциях обеззараживания. К таким реакциям относятся не только те, где участвует хлор, но, например, и окисление атомарным кислородом, образующимся при разложении хлорноватистой кислоты. Чем больше активного хлора содержит реагент, тем он эффективнее, а значит, тем меньше общее количество химических веществ, поступающих в воду при дезинфекции.
Считается, что газообразный хлор (Cl2) содержит 100% активного хлора. В самом известном дезинфицирующем средстве — хлорной извести («хлорке») — его около 30%. Есть соединения, в которых содержание активного хлора намного выше этого значения. Например, диоксид хлора ClO2 в чистом виде содержит более 260% активного хлора — с учетом всех полезных производных химических реакций, в которые вступает данное вещество.
Хлор жидкий и таблетированный
Газообразный хлор — эффективное дезинфицирующее средство, давно и широко применяемое для обеззараживания воды на крупных станциях водоочистки. Но даже там, не говоря уже о бассейнах, все чаще предпочитают другие хлорсодержащие реагенты. Рассмотрим их несколько подробнее.
Гипохлорит натрия в чистом виде содержит около 95% активного хлора. Но промышленностью он производится в виде растворов с 10–18-процентной концентрацией активного хлора. Технический гипохлорит натрия содержит значительное количество щелочи (рН = 12–13), и при его применении требуется коррекция кислотно-щелочного баланса. Кроме того, со временем концентрация активного хлора в нем снижается (из реагента «уходит» кислород). Поэтому был разработан метод получения гипохлорита натрия из обычной поваренной соли прямо на месте его использования — с помощью электрохимических установок. Раствор на выходе из такого аппарата низкоконцентрированный: в пересчете на активный хлор — 0,5–0,9%.
Поскольку гипохлорит натрия — жидкий продукт, его легко использовать при наличии автоматических дозирующих станций.Гипохлорит кальция доступен в виде порошка, гранул или таблеток. Выпускаемый по ГОСТу технический нейтральный гипохлорит кальция содержит не менее 60% активного хлора. Его производят и по другим нормативным документам, с содержанием активного хлора 45–70%.
Преимущества реагентов на основе гипохлорита кальция — возможность длительного (гарантия производителей — от года) хранения, удобство транспортировки, слабая щелочность (т.е. коррекция уровня pH воды бассейна не требует таких затрат, как при использовании гипохлорита натрия).
Недостатки — значительное повышение жесткости воды, опасность известкования водонагревателя, облицовки и оснастки бассейна. Риск известкования устраняют, поддерживая pH воды в пределах 7,0–7,4.
В воду бассейна реагенты на основе гипохлорита кальция вносят вручную или с помощью полуавтоматических дозаторов. Пример современной формы этого дезинфектанта — 7-граммовые пастилки торговой марки hth (производитель Arch Water Products), используемые, в частности, в дозаторах Easyflo. Среднее содержание активного хлора в них — 69%. В состав продукта входит добавка, противодействующая образованию известкового налета.
Натриевая соль дихлоризоциануровой кислоты — распространенный сегодня дезинфектант. При взаимодействии с водой он высвобождает активный хлор, который по вышеуказанному механизму образует все ту же хлорноватистую кислоту. Изоциануровая кислота, остающаяся в воде после выделения активного хлора, играет роль стабилизатора, предотвращающего разрушение хлора (например, под действием солнечного света). Ее добавляют в воду и как отдельный реагент.
ДХЦК содержит 60% активного хлора. На ее основе выпускают быстрорастворимые гранулы, таблетки, порошок для так называемого шокового хлорирования.
Второй распространенный препарат этой группы трихлоризоциануровая кислота (ТХЦК) — медленнорастворимое средство с 90% содержанием активного хлора. Ее применяют в основном для поддержания рабочей, или длительной, концентрации дезинфектанта.
Хлорирование обычно ассоциируется с неприятным запахом, резью в глазах. Такое представление об этом методе часто складывается после посещения бассейна, где технология водоподготовки не отработана или нарушена. Современные реагенты, правильный расчет и точное поддержание дозы, соблюдение условий, при которых действие химии является направленным, сводят нежелательные эффекты к минимуму.
Причина резкого запаха и раздражающего воздействия на слизистые и кожу купающихся главным образом не в добавляемых в воду реагентах, а в хлораминах — продуктах реакции органических и аммиачных загрязнений с активным хлором. Качественная очистка воды от взвесей (осветление), водорослей и коррекция кислотно-щелочного баланса обеспечивают комфортное купание, а заодно и экономию обеззараживающего реагента.
Современная «умная» химия для бассейнов решает проблему водоподготовки комплексно. Например, продукт Multilong (упакованные в дозаторный картридж таблетки) фирмы Bayrol включает в себя и быстро-, и медленнорастворимые хлорсодержащие вещества, и флокулянт для эффективного осветления воды, и средство от водорослей.
Из группы галогенов
Кроме хлорных для дезинфекции воды широко применяют бромсодержащие реагенты. Бром близок к хлору по химической активности и аналогичен ему по типу реакций, происходящих в воде бассейна. Однако их продукты не имеют неприятного запаха, и бром не образует соединений с аммиаком и другими содержащими азот веществами, ответственными в случае хлорирования за характерный «хлорный» запах. Соединения брома устойчивы к воздействию солнечных лучей, благодаря чему при их использовании в открытых бассейнах в воду не требуется вводить стабилизаторы. Еще одно важное достоинство бромирования — надежность обеззараживания при высоких значениях pH.
Среди рекомендованных СанПиН 2.1.2. 1188-03 препаратов — дибромантин — органическое соединение, поставляемое в виде порошка. Из него приготавливают раствор, дозируемый в воду бассейна.
Производители химии для дезинфекции предлагают различные препараты на основе соединений брома. Так, фирма Bayrol выпускает медленнорастворимые таблетки Aquabrome Tab для пролонгированного обеззараживания, а также жидкость Aquabrome Algicide для борьбы с водорослями.
По упомянутым нормам при дезинфекции содержание брома в воде бассейна должно составлять 0,8–1,5 мг/л.
«Мягкая» химия
Атомарный кислород, выделяющийся при растворении в воде некоторых соединений, представляет собой очень сильный окислитель. Обработка воды таким активным кислородом обеспечивает не только дезинфекцию, но и разложение присутствующих в воде органических веществ и водорослей. При этом отсутствуют неприятные явления, сопутствующие хлорированию воды: раздражение слизистых оболочек и кожи, резкий запах. К достоинствам данного метода относится и отсутствие влияния на уровень рН.
Однако эффективность действия препаратов с активным кислородом уступает хлорированию и больше зависит от содержания взвесей (а значит, и количества пользователей), наличия водорослей, температуры воды. Бассейны, где реализуется этот метод, нуждаются в более тщательном уходе с организацией равномерной, без образования застойных зон, циркуляции воды и скрупулезном контроле концентрации обеззараживающего агента. Кроме того, стоят данные препараты дороже, чем хлорсодержащие. Так что пока применение активного кислорода ограничено в основном индивидуальными бассейнами относительно небольшого объема. Да и здесь его обычно комбинируют с периодическим шоковым хлорированием (но активный кислород для ударного обеззараживания также применяется).
Реагенты активного кислорода выпускают в виде порошков, гранул (таблеток) и жидкостей. Как правило, они состоят из двух компонентов, один из которых играет роль активатора. Например, уже упомянутая компания Arch Water Products предлагает медленнорастворимые таблетки активного кислорода на основе пероксимоносульфата калия (моноперсульфата калия), для «работы» которых в воду необходимо добавлять специальный жидкий активатор, выполняющий также функцию альгицида (подавляет рост водорослей).
От химии к физике
Для обеззараживания воды используют и кислород воздуха — в виде озона, окислительный потенциал которого почти в два раза выше, чем у хлора. Озон обезвреживает любые микроорганизмы, в том числе устойчивые к хлору спорообразующие бактерии и вирусы, дезодорирует воду, окисляет взвеси, способствует их коагуляции.
Озонирование можно назвать методом, который находится на стыке химического и физического обеззараживания воды, ведь озон — химический реагент, получаемый под действием электрических разрядов прямо на месте его использования. При этом он быстро, еще до поступления в чашу бассейна, разлагается, превращаясь в обычный кислород. Иными словами, озон не обладает пролонгированным действием, поэтому в воду все равно приходится добавлять другие реагенты, содержащие хлор, бром или активный кислород.
Следует также учесть, что при озонировании потребляется электроэнергия и требуется квалифицированное обслуживание аппаратуры. Но его применение улучшает качество воды и повышает комфортность пользования бассейном. При сочетании озонирования и хлорирования необходимая концентрация остаточного хлора в воде уменьшается до 0,1–0,3 мг/л (СанПиН 2.1.2.1188-03), а значит, в бассейне можно безболезненно для глаз купаться без очков для плавания. (Остаточный хлор — это показатель содержания в воде активного хлора по окончании процессов его связывания. Согласно СанПиН 2.1.2.1188-03 его значение при дезинфекции хлорированием должно составлять от 0,3 до 0,5 мг/л.)
До таких же значений позволяет снизить концентрацию остаточного хлора и обработка воды ультрафиолетом. Этот метод широко применяется в различных областях водоподготовки — в установках очистки питьевой и технической воды, стоков и т.д. Сам по себе данный способ является полностью безреагентным и не оказывает отрицательного воздействия на состав и «органолептику» воды. При достаточной дозе в определенном диапазоне ультрафиолетового излучения (оптимальная для обеззараживания длина волны — 253,7 нм) микроорганизмы всех видов уничтожаются за несколько секунд.
Но отсутствие пролонгированного действия не позволяет использовать УФ-обработку в качестве единственного средства дезинфекции в бассейнах с рециркуляцией воды (что допустимо, например, в проточных бассейнах, наполняемых из водопровода). Отечественные нормативы предписывают комбинировать этот метод с дозированием в воду химических препаратов. Такое сочетание обеспечивает надежную дезинфекцию при минимальном содержании побочных продуктов химического обеззараживания. Ультрафиолетовая обработка не только дает возможность снизить количество хлорного реагента, подаваемого в воду, но и способствует разложению хлораминов.
Согласно СанПиН 2.1.2. 1188-03 доза ультрафиолета при обеззараживании должна составлять не менее 16 мДж/см2. Предлагаемые для бассейнов установки, как правило, обеспечивают более 30 мДж/см2. Они компактны и удобны в использовании и обслуживании. Ресурс ламп — 9–15 тыс. часов. Аппараты монтируют в контур циркуляции воды после фильтра и перед водонагревателем. Иногда УФ-обеззараживатель комбинируют с озонатором — и к бактерицидному действию ультрафиолета добавляется окислительная «мощь» озона.
В качестве дополнительного дезинфицирующего средства предлагаются также ионизаторы меди и серебра. Их действие основано на способности ионов тяжелых металлов убивать микроорганизмы, проникая в их протоплазму. Параллельно они проявляют свойства альгицида и коагулянта (медь). Но следует учитывать, что тяжелые металлы способны накапливаться в тканях человеческого организма, оказывая вредное воздействие и вызывая ряд заболеваний. Санитарные службы устанавливают их предельно допустимую концентрацию в питьевой воде (для серебра — 0,05 мг/л).
Напоследок отметим, что упоминаемые в статье СанПиН 2.1.2.1188-03 предписывают обеззараживать воду в бассейнах рециркуляционного типа химическим способом (дословно «вводом обеззараживающего агента»). Однако документ не исключает применения других методов очистки, если они обеспечивают требуемое качество воды, что подтверждено гигиеническими исследованиями.
Комментарии специалистов
Дмитрий Зуев
«Что является главным для всех посетителей бассейнов? Конечно, уверенность в чистоте воды и безопасности. Надежная дезинфекция должна сочетаться с комфортностью пользования бассейном, не вызывая у купающихся неприятных ощущений. Именно такую задачу ставит перед собой немецкая компания Chemoform. Сегодня в арсенале предприятия целый комплекс высококачественных средств по уходу за водой. Его продукция хорошо известна в европейских странах (в частности, во Франции, на которую приходится основная доля экспорта). Препараты фирмы популярны и в России.
Производственная программа Chemoform включает в себя линейки продуктов для частных и общественных бассейнов. Это по-настоящему «умная» химия, позволяющая поддерживать воду в идеальном состоянии. Для частных бассейнов в лабораториях компании разработаны препараты для длительной и шоковой дезинфекции на основе хлора и активного кислорода, поставляемые в виде гранул, таблеток и растворов. При этом фирма гибко подходит к созданию средств дезинфекции.
Так, в одних случаях для хлорирования воды Chemoform предлагает препарат на основе гипохлорита кальция, в других — трихлоризоциануровой кислоты, в третьих — дихлоризоцианурат-дигидрата натрия. Содержание активного хлора в них доходит до 90%. Состав препаратов оптимизирован для конкретных условий применения. Их эффективное использование обеспечивает и широкий спектр сопутствующих продуктов Chemoform, среди которых стабилизаторы, активаторы, корректоры pH, дозаторы различного типа и т.д.
При передозировке хлорсодержащего реагента можно применить «Стоп-хлор», быстро устраняющий избыток реагентов. Основой дезинфицирующих препаратов Chemoform для общественных бассейнов является жидкий гипохлорит натрия, подаваемый с помощью автоматических станций контроля и дозирования химреагентов. Опыт их применения показывает, что высококачественный и чистый химический продукт способен создать по-настоящему комфортную среду в воде плавательного бассейна и окружающем воздухе».
-
Михаил Струков
«В обеспечении надежного обеззараживания воды бассейна велика роль автоматики. Среди новинок российского рынка — Pool Pilot — многофункциональная система управления процессами подготовки воды, разработанная специалистами немецкой компании IKS ComputerSysteme. Она выпускается в двух вариантах — для дезинфекции воды активным кислородом и хлором.
В том и другом случае система контролирует состояние воды и корректирует значение pH. Помимо этого Pool Pilot управляет по заданной программе насосом фильтрующей установки, подачей коагулянта, подогревом воды. Система удобна в настройках, имеет полноценную клавиатуру и цифровой дисплей, может быть подключена к компьютеру и включена в структуру «умного дома». Пользователь может контролировать состояние водоподготовительной установки и через sms.
Еще одной «изюминкой» системы является сенсорный модуль Aquaview для дистанционного управления водоподготовкой непосредственно из помещения бассейна. Примечательно, что изначально Pool Pilot конструировалась для управления морскими аквариумами. Она настолько точна и надежна, что ей доверяют жизни их обитателей, очень чувствительных к состоянию воды. Техническую поддержку пользователей Pool Pilot в России осуществляет компания EURO-POOL, официальный представитель IKS ComputerSysteme».
-
Елена Садовская
«Сегодня вода в бассейне по предъявляемым требованиям приближается к питьевой. В то же время водоподготовка в бассейнах невозможна без применения химикатов. Совместить одно с другим позволяют лишь качественные препараты, состав и порядок использования которых тщательно продуманы. В противном случае в воде образуются токсины, которые сводят на нет эмоциональный и оздоровительный эффект от посещения бассейна.
Компания «Марко-Пул» представляет в России химию для бассейна марки Bayrol. Эта немецкая компания вкладывает львиную долю своих прибылей в исследовательские работы и имеет самый широкий в мире ассортимент химикатов для водоподготовки в бассейнах.
Обеззараживанию помогают различные средства и методы. Например, воду обрабатывают хлором или бромом. В частных бассейнах вместо них можно применять реагенты, содержащие активный кислород. Для сокращения расхода и концентрации в воде химических веществ используется дополнительное обеззараживание ультрафиолетом или озоном. Но самым надежным способом дезинфекции остается «классическое» хлорирование, особенно при сильном загрязнении. При обработке воды хлором достигается не только бактерицидный эффект, но и окисление незадерживаемых фильтром органических примесей. Их удаление происходит при помощи дозирования коагулянтов (у Bayrol — «Суперфлок» и «Куикфлок»). Чтобы применение химикатов было эффективным и не сопровождалось образованием вредных веществ, используют средства для коррекции pH воды.
Компания Bayrol производит весь ассортимент средств для очистки воды в бассейнах — от хлорных до пероксидных (с активным кислородом), предлагая по нескольку видов препаратов каждого типа — для пролонгированной и шоковой дезинфекции, частных и общественных бассейнов, ручного и автоматического дозирования, комбинированные и т.д.».
-
Дмитрий Перепросов
«Дезинфекция — технологический этап водоподготовки в плавательном бассейне, которому придается большое значение. Выбирая способ, необходимо учитывать, обеспечивает ли он:
– постоянную дезинфекцию в самом бассейне;
– удаление (окисление) органических примесей, которые не улавливаются фильтровальной установкой;
– простое и надежное измерение дезинфицирующего воздействия оборудования или реагентов на воду бассейна.
С учетом этих требований нельзя, например, считать абсолютно надежным ультрафиолетовое обеззараживание. Даже при хорошо организованном водообмене через ультрафиолетовую установку не удается пропустить весь объем воды бассейна. Следствием этого являются слизистые осадки на стенках и дне бассейна. Нельзя измерить дезинфицирующее действие.
Озон — сильный окислитель, но он не обеспечивает выполнения всех перечисленных выше требований. К тому же это ядовитый газ. В плавательный бассейн его можно подавать лишь в абсолютно незначительных количествах — менее 0,01 г/куб. м. Хороший озонатор всегда оснащен фильтром на активированном угле для уничтожения остаточного озона. Так что постоянная дезинфекция не осуществляется, и при озонировании в воду необходимо дозировать еще и химический реагент, например хлор.
Среди предлагаемых средств обеззараживания воды в бассейнах — перекись водорода (H2O2). В рекламе преимуществом использования данного препарата называют тот факт, что при этом в воду не поступает никаких дополнительных «балластных» веществ: соединение распадается на водород (H2) и кислород (O2). Однако перекись водорода необходимо стабилизировать. Под действием такого стабилизатора окислительная способность вещества сильно снижается. В целом о бактерицидном и альгицидном действии препарата известно очень немного. Он не разрешен к использованию в общественных бассейнах.
А вот хлор обоснованно допускается к применению в качестве единственного дезинфицирующего средства для воды плавательных бассейнов всех видов. Недостатками данного способа, по мнению пользователей, являются «хлорный» запах, раздражение слизистых оболочек и т.д. Однако «виновник» этого не сам хлор, а хлорамины (соединения грязи и хлора). Чистый хлор в чистой воде не пахнет и не вызывает других неприятных ощущений».
-
Сергей Кромин
«Как известно, эффективным, надежным и относительно дешевым средством для обеззараживания воды в бассейне является хлор. Но хлорирование (автоматическими станциями или вручную) рекомендуется дополнять ультрафиолетовым облучением.
Наша компания предлагает УФ-обеззараживатели Blue Lagoon производства фирмы Van Erp (Нидерланды). Данная серия включает в себя несколько модификаций: для частных и общественных бассейнов, с таймером для отслеживания времени работы УФ-лампы и без него, с амальгамными лампами. УФ-излучение в диапазоне коротких (253,7 нм) волн оказывает бактерицидное действие — убивает бактерии, вирусы и другие примитивные микроорганизмы и предотвращает их дальнейшее размножение. Это позволяет свести хлорирование бассейна к минимуму — возможно десятикратное сокращение расходов на химию.
УФ-излучение не изменяет органолептические свойства воды и расщепляет образовавшийся в воде связанный хлор, тем самым избавляя от неприятного хлорного запаха в бассейне. Внутренняя поверхность корпуса установки выполнена из нержавеющей стали, отражающей ультрафиолет, что дополнительно увеличивает эффективность облучения на 35%.
А модель Blue Lagoon Ozone UV-C дополнительно обрабатывает воду озоном, который уже несколько десятилетий используется для дезинфекции питьевой воды и очистки воздуха. Благодаря своему окислительному действию его молекулы уничтожают микроорганизмы, в том числе плесень, бактерии Legionella, паразитов, водоросли, вирусы. Озон не только убивает микроорганизмы, но и разрушает вещества, содержащиеся в моче, поте, косметике, средствах для загара. После обработки он полностью разлагается, превращаясь в кислород и не оставляя никаких побочных продуктов. Сочетание УФ-излучения и озона обеспечивает дезинфекцию, кристальную чистоту воды в бассейне и ее насыщение кислородом».
