Vízkezelés haladóknak

Miért kell foglalkoznunk a pH-értékkel, vízkeménységgel? Miért van klórszag? Hogyan kerülhető el? Miért ajánlott legalább évente a teljes vízcsere? - ezekre a kérdésekre próbálunk választ adni.

pH-érték, vízkeménység, lúgosság

Miért is kell foglalkoznunk a pH-értékkel?

• Egyrészt azért, mert az emberi szervezet számára megfelelő határok között kell azt tartani (5,5-8,2).
• A megfelelő kémiai környezet (a víz optimális pH-értéke) alapvető tényező a fertőtlenítés hatékonyságában. A vízkezelő szerek szempontjából 6,5-7,8 tartomány tekinthető ideálisnak, hozzátéve, hogy konkrét szerek esetében ez a tartomány ennél is szűkebb. Pl: fertőtlenítés klórféleséggel: 6,8-7,4.
• A víz pH-értéke alapvető hatással bír a vízkő kiválási hajlam tekintetében. Az úgynevezett egyensúlyi pH-érték tartásával a kiválási-oldási hajlam egyensúlyba hozható. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy ha sikerül a víz pH-értékét az egyensúlyi értéken tartani, a vízből nem válnak ki oldott ásványi anyagok, pl. vízkő, illetve a víz nem "akar" ásványi anyagot oldani (pl: fugaanyagot).



 
•  

Tapasztalataink szerint a pH-érték és vízkeménység, teljes lúgosság fogalmak a legtöbb üzemeltető számára nem egyértelműek, a zavar pedig hibás vízkezelést eredményez. Mindhárom fogalom és jelenség abból a tényből következik, hogy a környezetünkben előforduló vizek, beleértve a csapvizet is, nem pusztán vízmolekulákat tartalmaznak, hanem oldott állapotban (a vízmolekulákkal elkeveredve) szerves vegyületeket és szervetlen ásványi anyag molekulákat is.

Ezek az oldott anyagok kölcsönhatásba léphetnek a vízzel, melynek hatására a vízmolekulák (H₂O) hidrogén iont adhatnak le (OH^- - hidroxid ionná alakulnak), vagy hidrogén iont vehetnek fel (H₃O⁺ - Oxonium ionná alakulva). Savas kémhatást okozó anyagok az Oxonium ionok mennyiségét, a lúgosságot okozó anyagok a Hidroxid ionok mennyiségét növelik a vízben. A pH-érték az Oxonium és a Hidroxid ionok arányára utal. A semleges 7-es pH-érték esetén a kétféle ion mennyisége megegyezik. 8-as pH-érték esetén tízszer annyi a hidroxid ion mennyisége, mint az oxonium ion. 9-es pH-érték esetén százszoros, 10-es esetén ezerszeres az arány (lugos kémhatás). 6-os érték esetén az Oxonium ionok vannak tízszer többen, stb. (savas kémhatás).

A medencevíz teljes lúgossága (TA - Total Alcalinity) - ami nem keverendő össze a lúgos kémhatással - vagy más néven savlekötő képessége a vízben oldott ásványi anyagok mennyiségével van összefüggésben. Minél magasabb az oldott ásványi anyag tartalom, általában annál nagyobb az oldat savlekötő képessége. A magas értékű savlekötő képesség (TA >120 mg/l) számunkra azért kedvezőtlen, mert az egyébként a pH-érték csökkentésére adagolt sav tartalmú szer (pH csökkentő) első lépésben a vízben oldott ásványi anyagokkal lép reakcióba, és céljainkkal ellentétben a pH-értékre nem, vagy csak kis mértékben fejt ki hatást. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a magas TA értékű friss vízzel feltöltött medence pH-értékének csökkentéséhez eleinte nagyobb mennyiségű pH csökkentő szert kell adagolnunk. A túl alacsony savlekötő képesség (TA < 80mg/l) viszont azért kedvezőtlen, mert a beadagolt pH szabályzó szerek hatására a pH érték nagymértékű kilengéseket mutat. Ez a magyarázat arra is, hogy miért nem könnyű egyértelműen meghatározni, hogy pontosan mennyi pH szabályzó szer szükségeltetik a pH érték egységnyi változtatásához.

A víz keménysége a harmadik fogalom, ami tisztázásra szorul. Visszakanyarodunk a vízben oldott ásványi anyagokhoz. Ezek egy része - a kalcium és magnézium sók - kiválásra hajlamosak, vízköves lerakódást képezve (ezek a keménységet okozó ásványi anyagok), míg más részük - pl. nátrium sók - nem képeznek csapadékot (ezek nem keménységet okozó ásványi anyagok). A víz keménysége tehát a vízben oldott kalcium és magnézium sók mennyisége, amit °nK (német keménységi fok) mérőszámmal jellemzünk.

A vízkeménység és a pH érték kapcsolata számunkra a vízkő lerakódások elkerülése érdekében fontos. Ahogy fentebb írtuk, a víz pH-értéke meghatározza, hogy a víz további ásványi anyagot szeretne oldani, vagy ellenkezőleg, az oldott ásványoktól csapadék formájában meg kíván szabadulni, vagy pedig pont egyensúlyi állapotban van. Sejthető, hogy számunkra az egyensúlyi állapot a legkedvezőbb. Ilyenkor nem kell kínlódnunk a lerakódott vízkő eltávolításával és nem kell aggódnunk a beépített cement alapú anyagaink épségéért sem. Hogy konkrét esetben ez milyen pH-értéket jelent a Langelier képletet kell alkalmaznunk:

Langelier táblázat
Az ideális pH-érték meghatározása a vízhőfok, a keménység és a teljes lúgosság alapján

pH_e = 12,1 - (TF + CF + AF)
ahol:
pH_e - Egyensúlyi pH-érték
TF-Temperature Factor (hőmérsékleti tényező)
CF-Calcium Hardness Factor (Calcium keménység tényező)
AF-Total Alcalinity Factor (Lúgosság tényező)

Konkrét példa: 24°C fokos, 200mg/l CaCO3 keménységű, 200mg/l lúgosságú víz egyensúlyi pH-értéke:

pH_e = 12,1-(0,6+1,9+2,3)=7,3

Medencénk ideális pH-értéke: az egyensúlyi pH-érték ?0,2. Sajnos az így kapott tartomány, és a fertőtlenítés szempontjából kívánatos tartomány nem feltétlenül esik egybe, ilyenkor a fertőtlenítés szempontjait célszerű előnyben részesíteni, és a víz hőmérsékletét vagy/és a keménységét korrigálva az egyensúlyi pH-értéket ehhez közelíteni.

A hőmérséklet korrekció nem túl életszerű, hiszen nem szívesen csökkentjük a medencevíz hőmérsékletét azért, hogy a vízkő lerakódási hajlamot mérsékeljük. A víz keménységének mérséklése vízlágyító berendezés alkalmazásával az óriási víztömeg miatt nem gazdaságos. Ezért leginkább az a lehetőségünk a vízkő lerakódási hajlam csökkentésére, hogy a pH-értéket tartjuk kellően alacsony értéken.

Meleg vizű masszázsmedencéknél kicsit más a helyzet. A magasabb hőmérséklet negatív hatását tudjuk kompenzálni azzal, ha lágyított vízzel töltjük fel a medencét. Néhány masszázsmedence gyártó garanciális feltételként szabja egyébként is a vízlágyító beépítését a forgó, mozgó alkatrészek védelme érdekében. A vízlágyító berendezés semmi esetre sem a mágneses és egyéb "hókuszpókusz" elven működő berendezéseket jelenti, hanem csak és kizárólag a hagyományos ioncsere elvén működő készülékeket.

Miért emelkedik a medencék vizének pH értéke

A legtöbb medence üzemeltető tapasztalja, és a mi eladási statisztikáink is igazolják, hogy jellemzően a pH-érték csökkentése szükséges a vízkezelés során, emelésre leginkább csak akkor van szükség, ha előtte túladagolták a pH-csökkentő szert. Ennek az az elsődleges oka, hogy a töltővíz (csapvíz) oldott széndioxidot tartalmaz szénsav formájában. Ez a széndioxid szépen lassan kipárolog a medencevízből, az elfogyó szénsav hatására pedig emelkedik a pH-érték. A folyamat a feltöltést követő időszakban a legintenzívebb, a későbbiek során a folyamat lelassul, és azt tapasztaljuk, hogy hosszú hetek alatt is alig változik a víz pH-értéke.

A klór

A medencevíz fertőtlenítés célja a kórokozó mikroorganizmusok (baktériumok, vírusok, spórák stb.) elpusztítása, illetve fertőzőképességük megszüntetése. A mikroorganizmusok enzimrendszerei rendkívül érzékenyek, főleg az oxidatív anyagokra, így kézenfekvő megoldás erős oxidáló szerek alkalmazása a fertőtlenítés elvégzésére. A fertőtlenítőszerek egyrészt elpusztítják magukat a mikroorganizmusokat, másrészt lebontják a vízbe kerülő táplálékul szolgáló szerves anyagokat. Nyilvánvaló, hogy minél kevesebb a szerves anyag mennyisége a vízben, annál kevesebb fertőtlenítőszer adagolása szükséges. Ezért fontos, hogy a szűrés hatékonysága megfelelő legyen, a medencében leülepedő szennyező anyagokat pedig lehetőség szerint gyakori porszívózással távolítsuk el. A szűrőberendezés tisztítása (szűrőöblítés 2-3 naponta) szintén nagyon fontos, hiszen a szűrőben gyűlik össze a lebegő szennyeződések java része, a koncentrált szerves anyag telep pedig jó táptalaj a mikroorganizmusok számára.

A klór széleskörű alkalmazása a hatékony fertőtlenítő hatás és a relatíve kedvező ár következménye. A helyettesítő megoldások általában vagy gyengébb fertőtlenítő hatással bírnak, vagy lényegesen drágábbak, vagy mindkettő egyszerre. Viszont valószínűleg Ön is találkozott már a klóros fertőtlenítés kellemetlen mellékhatásaival, ha másutt nem, az uszodákban. Azzal viszont valószínűleg nincs tisztában, hogy ezek a mellékhatások nagyrészt teljesen kiküszöbölhetők, vagy legalábbis elviselhető határértékek között tarthatók.

A klór, mint fertőtlenítőszer többféle formában is rendelkezésre áll:

• A leggyakrabban használt klórféleség magán medencék esetében a klórgranulátum, és a klórtabletta. Ezek szerves klórkészítmények, a klórtabletta hatóanyaga: triklórizocianursav (C₃N₃O₃Cl₃). A vízmolekulákkal reakcióba lépve a triklórizocianursav klór atomjai hidrogén atomokkal cserélődnek és végső soron szabad aktív klór (hipoklórossav (HClO)) és izocianursav (C₃N₃O₃H₃) vegyületek képződnek. Fertőtlenítés szempontjából számunkra a szabad aktív klór jelenléte szükséges. A fenti kémiai átalakulás visszafelé is zajlik, ezáltal az izocianursav a vízben lévő "klórraktárnak" tekinthető, ami segít abban, hogy a klórfelesleg ne bomoljon le a napfény hatására, gazdaságosabbá téve a fertőtlenítést. A készítmények alkalmazása során azonban míg a klór elbomlik, a cianursav a vízben marad, a koncentrációja növekedésnek indul, ami egy bizonyos határt átlépve becsaphat bennünket a klór hatásosságával kapcsolatban. Az egyszerű klór teszterek (pl: DPD-1 indikátor tabletta) a klór mennyiségét az izocianursavakban tárolt mennyiséggel együtt jelzik. Például 40 mg/l cianursav koncentráció esetén 1,0 mg/l klórtartalmat mérve, valójában a szabad aktív (hatásos) klór mennyisége csak 0,4 mg/l. Ha csak 15 mg/l a cianursav koncentráció ugyanilyen mért érték esetén, az aktív klór 0,65 mg/l. Látható tehát, hogy a magas cianursav koncentrációt kerülni érdemes. Ezt úgy érhetjük el, ha bő friss víz utánpótlást biztosítunk, vagy a klórtabletták mellett egyéb fertőtlenítő eljárásokat is (pl: UV-fény) alkalmazunk.
• Vegyszeragoló berendezések alkalmazásakor folyékony klóros fertőtlenítőszereket alkalmazunk. Ezek hatóanyaga túlnyomórészt hipó (natrium-hipoklorit). Nátrium-hipoklorit (NaClO) beadagolásakor a medencevízben ugyancsak hipoklórossav (HClO) keletkezik, valamint melléktermékként nátronlúg (NaOH). A nátronlúg a víz pH értékét a lúgos kémhatás felé viszi, ezért több pH-csökkentő adagolása szükséges a hipó adagolásával egyidejűleg. Hipós fertőtlenítés esetén nincs a medencevízben klórstabilizáló anyag, tehát a napfény intenzíven fogyasztja klórt. Emiatt a feltöltést követően klórstabilizátor adagolása lehet célszerű, vagy eleve olyan hipo hatóanyagú szer alkalmazása javasolt, amely tartalmaz klórstabilizáló adalékot.
• Klórgáz. Ez az eljárás nagyon komoly biztonságtechnikai követelményeket támaszt, ami miatt szinte kizárólag csak a legnagyobb uszodákban találkozhatunk vele. A klórgáz nagyon veszélyes anyag, kezelése különös figyelmet igényel. Vízzel elegyítve a klórgázt hipoklórossav keletkezik, hasonlóképpen az előbbi esetekhez.



 
•  

A hipoklórossav (szabad aktív klór) a vízben további átalakuláson eshet át:

HClO <=> H⁺ + ClO^-
Hipoklórossav <=> hidrogén-ion + hipoklorit-ion
 

A hipoklorit ion (ClO^-) fertőtlenítő ereje 1/4-e a hipoklórossav (HClO) fertőtlenítő erejének. Ráadásul míg a hipoklórossav íztelen, nem illékony, tehát nem okoz klórpárát (korrózió, szag), addig a hipokorit-ion kellemetlen ízű, illékony. A víz pH értéke határozza meg alapvetően a két formula arányát. Míg 7,0 pH-érték esetén a HClO:ClO^- arány 75%:25%, addig 8,0 pH-érték esetén 23%:77%. Másképpen fogalmazva: ugyanazt a fertőtlenítő hatásosságot 7,0 és 8,0 pH-érték esetén akkor érhetjük el, ha 8,0 pH-érték mellett közel kétszer magasabb (192%) koncentrációjú szabad aktív klór van a medence vizében, mint 7,0 pH-érték mellett. Tehát a fertőtlenítőszerek gazdaságos, hatékony működéséhez szükséges a pH-érték 7,0-7,2 értéken tartása. A klórszag - amit a hipoklorit-ion okoz tehát nagy biztonsággal elkerülhető, ha a pH-értéket alacsonyan tartjuk. Mellékesen a klór is sokkal hatásosabban fertőtlenít. A két formula arányára néhány százalékban a vízhőfok, és a sótartalom is hatással van.

A klórozás melléktermékei

A klórozás melléktermékei keltik - joggal - a legrosszabb hírét a klórozásnak. Számunkra az a kérdés, hogy medencénkben mennyire befolyásolható ezek előfordulási valószínűsége, törvényszerű-e, hogy egyáltalán megjelenjenek.

A klórozás egyik gyakori melléktermékei a kötött klórformák, a klóraminok. Ezek ammónia (NH₃) és szabad aktív klór reakciójából képződnek. Az ammónia hidrogénatomjait klóratomok váltják fel, az ammónia monoklóraminná, majd diklóraminná, végül triklóraminná (NCl₃) alakul. A triklóramin vegyületek kellemetlen szagúak, illékonyak. A vízben lévő szabad aktív klór először a klóramin vegyületek képzésében vesz részt, a további fertőtlenítés csak ezután történik. Ezért ammónia jelenlétében és túl alacsony szabad klórtartalom (0,3 mg/l) esetén nem marad számottevő fertőtlenítő hatás. Az ammónia általában izzadsággal, vizelettel kerül a medencevízbe. Ebből rögtön látszik, hogy fürdőzés előtti zuhanyzással, a vízbe vizelés mellőzésével elkerülhetjük a klóraminok koncentrációjának növekedését. A kialakult klóraminok lebontását, jelentős klór túladagolással, ún. "klórsokkal", ("törésponti" klórozással (6-10 mg/l)) tudjuk elérni.

Érdekesség, hogy erős klórszag esetén - ami klóraminok jelenlétére is utalhat - nem a klórozás elhagyása a megoldás, éppen ellenkezőleg nagy mennyiségű klór adagolás szükséges a probléma megoldására. A sokkolás után néhány órával deklórozás szükséges, a felesleges klórmennyiség eltávolítására. A klóraminok képződésének veszélye különösen nagy a nagyobb fajlagos terhelésű melegebb fürdők esetében (pl: masszázsmedencék, ülőmedencék, gyerekmedencék). Ilyen medencék esetében mindenképpen megfontolandó egyéb fertőtlenítő eljárások (pl. UV fény) kiegészítő alkalmazása, melyek a vízbe kerülő ammóniát lebontják, megelőzve ezzel a klóraminok kialakulásának lehetőségét.

A klórozás legveszélyesebb melléktermékei a trihalometánok (THM), amelyek az aktív klórral reakcióba lépő szerves vegyületekből képződnek. Illékonyak, tehát a vízfelület feletti levegőben is megtalálhatóak, belélegezhetőek. Zárt, rosszul szellőztetett térben jelentenek inkább veszélyt, főleg azokra, akik gyakorta belélegzik. Nem csak klóros fertőtlenítés esetén, hanem egyéb halogén elemek pl. bróm használata esetén is képződhetnek trihalometánok. Elkerülni egyrészt úgy lehet, ha minimalizáljuk a medence szerves anyag terhelését, másrészt a szellőzés megfelelő kialakításával.

A klórozás melléktermékeit hatékonyan eltávolíthatjuk nagy teljesítményű UV-fény, ózon kezeléssel, vagy aktívszén-szűrő alkalmazásával is. Az aktívszén megköti a THM vegyületeket, a klóraminokat, és sajnos a szabad klórt is. Alkalmazásuk ezért csak klóradagoló berendezéssel együtt javasolt, mert a klórt folyamatosan pótolni szükséges.