Navigation

Badhus & Simbassänger

Ozonbehandling vid rening av simbassänger

Bassängvattenrening en nödvändighet

En rad olika föroreningar införs kontinuerligt till poolmiljön från både människor och den omgivande miljön. Det kan handla om allt från virus och bakterier till olika organiska ämnen och partiklar. Detta ställer krav på poolreningssystemet för att kunna säkerställa en trivsam och hälsosam poolmiljö.

Olika typer av reningsmetoder krävs för att uppnå en tillräcklig reningsgrad. Till de vanligaste metoderna hör bl.a. rensfilter, sandfilter, kemisk behandling, samt desinfektion med t.ex. klor, ozon, eller UV-lampa. Olika tekniker kombineras ofta beroende på föroreningsgrad och önskad vattenkvalitet, dock är filtreringsstegen i dagens anläggningar relativt standardiserade. Den för tillfället absolut vanligaste desinfektionsmetoden är klorering. Det har dock visats att klorering är förknippat med olika typer av hälsobesvär för badgästerna. T.ex. publicerades det 2014 en artikel i Environmental Science and Technology där det visades att urinsyra (och liknande kemiska ämnen från kroppsvätskor) tillsammans med klor bildar bl.a. cyanogenklorid och kvävetriklorid som båda är direkt hälsovådliga ämnen. Därför ökar intresset för alternativa desinfektionsmetoder med minskad kloranvändning och reducerad mängd biprodukter.  Ozonbehandling är ett bra exempel där man kan reducera klormängden till mycket hälsosammare nivåer.

Biprodukter från klorbehandling av simbassänger

Biprodukter från klorbehandling: Urinsyra, kvävetriklorid & cyanogenklorid

 

 

Vattenreningsprocessen

En standardanläggning för poolrening är typiskt sett baserad på följande behandlingssteg: filtrering, desinfektion, kemisk behandling, samt ersättning av förorenat vatten med oanvänt vatten.

Filtreringen genomförs vanligtvis i två steg där det första avlägsnar större partiklar och hår, och det andra steget, vanligtvis ett sandfilter, avlägsnar små partiklar.

Desinfektionssteget används för att deaktivera/döda mikroorganismer och virus, samt för att bryta ned organiskt material. Traditionellt sett används klorering för att uppnå detta, men ozonering eller UV-behandling har på senare tid fått ökat intresse inom desinfektionsapplikationer. Dessa alternativ har alla olika för- och nackdelar som kommer att behandlas senare i texten.

Kemiska behandlingssteg används ofta för t.ex. avhärdning (minskning av koncentrationen av calcium- och magnesiumjoner) och flockning (vilket underlättar partikelfiltreringen). 

 

Klorering

Så kallat klor, som ordet används i dagligt bruk, kan i själva verket referera till olika kemiska ämnen. Exempel på klor-ämnen är klorgas, natriumhypoklorit (vätska), kalciumhypoklorit (granulat), in-situ electrolys av NaCl-lösning, klorerad cyanursyra, och klordioxid. Dessa ämnen har alla förmågan att bilda så kallat fritt klor som utgör det aktiva ämnet som desinficerar vattnet. Fritt klor utgörs av hypokloritjoner (OCl-) och hypokloritsyra (HOCl). 

Vid klorering måste den fria klorhalten balanseras för att både kunna uppnå tillräcklig desinfektion och på samma gång minimera de negativa hälsoeffekterna för badgästerna. Den vanligaste typen av negativa hälsoeffekter yttrar sig genom olika grader av irritation på slemhinnor (såsom svidande ögon). Enligt WHO ska den fria klormängden ej överstiga 3 mg/L. Den maximala halten bundet klor för pH mellan 7.2 och 7.6 ska inte överstiga 0.4 mg/L. Samtliga klorbaserade behandlingsmetoder som nämnts ovan har det gemensamma problemet att de leder till en ackumulering av bundet klor vilket medför hälsoproblem. Detta innebär att ett ”färskt” vattenflöde måste tillföras med jämna mellanrum för att hålla nere klornivån. För klorerade cyanursyror är den maximala mängden 100mg/L.  

Exempel på oxidanter vid klorering: klorgas, hypokloritsyra & klorerad cyanursyra

Exempel på oxidanter vid klorering: klorgas, hypokloritsyra & klorerad cyanursyra

 

UV-behandling

Ultraviolett strålningsbehandling med UV-lampa är en alternativ behandlingsmetod för poolvattenrening. Behandlingen använder sig av energirik UV-strålning vilket deaktiverar mikroorganismer och virus genom att skada deras DNA. Det används ofta som ett komplement till klorering för att minska kloranvändningen. Å andra sidan leder UV-strålningen också till en viss nedbrytning av klorämnena vilket har en negativ effekt på klorförbrukningen.

Ozonbehandling

Till skillnad från traditionella kemikalier för desinficering så genereras ozon in-situ (på plats) från naturlig syrgas som tas direkt från luften. Detta eliminerar helt behovet av kemikalietransporter och de säkerhetsrisker som följer kemikaliehanteringen. Ozongas produceras genom att lägga på högspänning över ett dielektriskt urladdningsfält vilket ger en så kallad Coronaurladdning som sedan joniserar syremolekyler vilka bildar ozonmolekyler. Ozonet tillförs sedan till vattnet och reagerar omedelbart med organiska föroreningar och mikroorganismer, utan att bilda farliga biprodukter.  

Ozonmolekylen

Ozonmolekylen

 

Ozoneringsprocessen

Ozoneringsprocessen involverar fem huvudsteg enligt bilden nedan:

Ozoneringsprocessen

Överblick av ozoneringsprocessen

Matarflödet till ozongeneratorn kan tillföras antingen direkt från luften eller i form av koncentrerad syrgas. Det är fördelaktigt att använda sig av koncentrerad syrgas till ozongeneratorn då detta leder till en effektivare ozonproduktion. Koncentrerad syrgas kan transporteras till poolsystemet med trycksatta tuber men kan också mer fördelaktigt genereras på plats från luften med en syrgaskoncentrator vilken levererar ca 93 % renhet på syrgasen som sedan matas till ozongeneratorn.

Den koncentrerade syrgasen som matas till ozongeneratorn kombinerat med en effektiv kylprocess gör att Ozonetech kan leverera högeffektiva ozongeneratorer med kompakt design. Ozonetech erbjuder generatorer med produktionskapaciteter från 5 till 5000 gram O3/tim.

Ozongas löses effektivt in i vattnet med en venturi-injektor vilket möjliggör att så mycket ozon som möjligt kan användas för att desinficera vattnet i reaktionstanken.

Det inlösta ozonet fördelas jämnt till reaktionstanken där själva desinfektionsprocessen äger rum. Det är viktigt att tillräcklig reaktionstid tillåts för att uppnå ett effektivt desinfektionsresultat. De tre huvudparametrarna vid desinfektionsprocessen är ozonkoncentration, inlösningseffektivitet, samt reaktionstid. Den sista delen i ozonbehandlingen består av ett avgasningssteg av icke inlöst ozongas och ozondestruktion för att säkerställa en bra arbetsmiljö.

 

Processflödesdiagram för ozonbehandling av simbassänger

Processflödesdiagram för ozonbehandling av simbassänger

Processflödesdiagram för ozonbehandling av simbassänger

 

Översikt och jämförelse mellan olika desinfektionsalternativ

För att ge en översikt över de vanligaste desinfektionsmetoderna vid simbassängrening presenteras nedan en tabell med fördelar och nackdelar för de olika alterativen. 

Fördelar och nackdelar med tre vanliga desinfektionsalternativ vid bassängrening

Teknik

Fördelar

Nackdelar

Klorering

  • Relativt låg installationskostnad
  • Relativt effektiv desinfektion
  • Ger desinfektionsverkan över längre tid
  • Bildar hälsovådliga biprodukter
  • Högre vattenförbrukning och energianvändning
  • Leder till utsläpp av klorerade kemiska ämnen
  • Kräver kontinuerlig tillförsel av desinfektionsmedel
  • Hälso- och miljöfarliga transporter och hantering av kemikalier
  • Korrosionsproblematik

UV

  • Relativt låg installationskostnad
  • Ingen kemikalieanvändning
  • Ingen långverkande desinfektion
  • Ingen oxidationspotential
  • Komplicerad dosering
  • Känslig för nedsmutsning
  • Turbiditetsproblem

Ozonering

  • Mycket effektiv desinfektion
  • Låg driftskostnad
  • Miljövänlig
  • Kraftig reduktion av kloreringsbehov
  • Desinfektionsverkan oberoende av pH
  • Inga farliga biprodukter
  • Ökar sandfiltrets effektivitet
  • Minskad vattenkonsumtion
  • Högre installationskostnad
  • Ingen långverkande desinfektion

 

Jämförelse med avseende på desinfektionseffektivitet

En grafisk jämförelse gjordes virusdesinfektion baserad på CT-värden från EPA (US Environmental Protection Agency) för klor, kloramin, klordioxid, och ozon. Ett lågt CT-värde innebär hög desinfektionseffektivitet.

 

Jämförelse i desinfektionseffektivitet för fyra typiska oxidanter vid bassängrening

Pga. det höga CT-värdet för kloramin presenteras en figur nedan för att jämföra värdena för enbart ozon, klordioxid, och klor. 

Jämförelse i desinfektionseffektivitet för fyra typiska oxidanter vid bassängrening (förutom kloramin)

Jämförelse i desinfektionseffektivitet för fyra typiska oxidanter vid bassängrening (förutom kloramin)

Graferna visar tydligt hur liten mängd ozon som krävs för desinfektion, vilket visar den höga desinfektionseffekt som kan uppnås med ozonbehandling. 

 

Kostnadsjämförelse

En uppskattad kostnadsjämförelse mellan klorering med hypoklorit och ozonering visas nedan baserad på 25 × 25 m stor kommunalt bad som används 350 dagar om året. Jämförelsen inbegriper kemikaliekostnaden för hypoklorit-kloreringen och elektricitetskostnaden för ozongeneratorn och syrgaskoncentratorn. 

Cost comparison of chlorination vs. ozonation

Kostnadsjämförelse mellan klorering och ozonbehandling vid rening av bassängbadvatten

 

 

Fördelar med Ozonetech

Ozonetech erbjuder unik avancerad teknik med hög tillförlitlighet och effektivitet, låg energikonsumtion, och låga underhållskostnader. Exempel på andra fördelar är:

  • Ozongeneratorns långa livstid och höga kapacitet. Detta är delvis pga. det effektiva kylsystemet samt att den matas med filtrerad, torr, och högkoncentrerad syrgas.
  • Ozonetech erbjuder nyckelfärdiga anläggningar vilket säkerställer pålitlig drift.
  • Kompakt och högeffektiv modulär design som möjliggör okomplicerad uppgradering. 
  • Högkoncentrerad ozongasproduktion

 

Teknisk processutformning

Nedan presenteras några grundläggande matematiska samband som kan användas för att uppskatta kapacitetskraven för en potentiell ozoneringsanläggning. 

Kapacitetsuppskattning

De viktigaste parametrarna för att bestämma kapacitetskraven för vattenreningsprocessen består av poolstorlek, antal badgäster, typ av pool, samt pooltemperatur. Storleken på vattenreningssystemet kan bestämmas genom följande samband:

 

Uppskattning av behandlingskapacitet för behandling av bassängvatten

Uppskattning av behandlingskapacitet för behandling av bassängvatten

T är tiden som krävs för motsvarande hela poolvolymen att flöda genom reningsprocessen. Ett d/T-värde på 0.55 motsvarar ett ”sämsta tänkbart” scenario och därför används fortsättningsvis detta värde. Ett f-värde på 0.8 används då detta är typiskt för en olympisk pool.

Själva ozoneringen sker på en delfödet på ca en fjärdedel av totalflödet. Detta ger ett uttryck för det delflöde av huvudflödet “Q(byflow)” som kräver ozonering:

Biflödet av vatten till ozonbehandling

Biflödet av vatten till ozonbehandling

Vid en vattentemperatur på 28 och 33-35 ⁰C krävs en ozonkoncentration på 0.8 respektive 1.2 mg/l. Inlösningsmetoden har en inlösningsgrad på ca 90 % men här används ett värde på 80 % för extra marginal. I övrigt räknas också en viss effektivitetsminskning in över tid. För att återigen få extra marginal används ett effektivitetsminskningsvärde på 10 %. För att uppskatta ozonproduktionskapaciteten “Q(O3)” kan sedan följande samband användas:

Ozonbehov

Ozonbehov

 

Reaktionstank

För att uppskatta storleken på reaktionstanken används en reaktionstid på minst 2.5 minuter givet en ozonkoncentration på 1 mg O3/L. Detta är ekvivalent med ett CT-värde på 2.5 (mg · min/L) vilket med marginal uppnår effektiv och säker poolvattenrening. Till exempel skulle ett sidoflöde, “Q(byflow)”, på 60 m3/h till ozoneringsprocessen kräva en reaktionstanksvolym på 2.5 m3

 

Ozone tech