Ozonové technologie pro plavecké bazény (I)

Úvod

Ozon hraje nezastupitelnou roli v úsilí o zajištění optimálního prostředí (voda, ovzduší) plaveckých bazénů. Veřejnost je již řadu let informována o možnostech aplikace ozonových technologií k úpravě bazénové vody. Mnohdy je však pohled na tuto nejmodernější vodárenskou technologii rozporuplný. Příčiny tkví až příliš často v návrhu ozonové technologie nevhodné pro daný bazén nebo v chybně provedené instalaci zařízení. Typickým negativním příkladem je přenášení technologie nízkých dávek ozonu z privátních do veřejných bazénů.

V České republice není k dispozici závazná norma pro úpravu bazénové vody ozonovými technologiemi. Vyhláška MZ ČR č. 135/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch, uvádí pouze maximální povolenou koncentraci ozonu, 0,05 mg/l, před vstupem vody do bazénu. V případě bazénů pro kojence a batolata musí být do recirkulačního okruhu zařazen před vstupem vody do bazénu deozonizační stupeň, přítomnost ozonu ve vodě bazénu není tolerována. Hlavním cílem tohoto článku je seznámit co nejširší veřejnost se stavem v této oblasti aplikace ozonových technologií. Jistě nám dáte za pravdu, že je moudřejší poučit se z chyb druhých, než tyto chyby opakovat a draze za ně platit. Dalším důvodem k jeho uveřejnění je fakt, že lze jen velice obtížně přesvědčit někoho o kvalitách nové technologie, když má s "touto" technologií předchozí negativní zkušenost. Z těchto důvodů si dovolujeme předložit následující informace o ozonových technologiích pro plavecké bazény a přispět tak k Vaší orientaci v dané oblasti.

Ozon

Ozon je za normálních podmínek bezbarvý plyn charakteristického štiplavého zápachu, který má velmi silné oxidační vlastnosti - je výrazně silnějším oxidovadlem než chlor. Oxidace ozonem je proto neselektivní. Ozon reaguje zpravidla velmi rychle prakticky se všemi oxidovatelnými sloučeninami přítomnými ve vodě a působí jako velmi silné dezinfekční činidlo. Narozdíl od jiných oxidačních činidel, např. chloru, nevznikají při úpravě bazénové vody ozonem toxické produkty, které by bylo třeba odstranit. Tříatomová molekula O₃ je vytvářena rekombinací atomárního kyslíku s molekulou kyslíku. Molekula ozonu je nestabilní a za normálních podmínek se sama během několika desítek minut rozpadá za vzniku molekul kyslíku O₂. Ozon proto nelze skladovat a musí se vyrábět na místě použití. Zdrojem kyslíku pro výrobu ozonu je suchý vzduch, případně je použito kyslíku izolovaného ze vzduchu v generátoru kyslíku. Odpadají tedy problémy s přepravou a skladováním.

Aplikace ozonu v plaveckých bazénech

Ozon se - společně s OH-radikály produkovanými při tzv. pokročilých oxidačních procesech ozon/UV a ozon/peroxid vodíku - řadí mezi nejsilnější dezinfekční a oxidační činidla, která lze k úpravě vody použít. Je proto při úpravě bazénové vody aplikován jako primární oxidační a doplňkové dezinfekční činidlo, v privátních bazénech může sloužit i jako primární dezinfektant.

Ozon likviduje běžně se vyskytující bakterie, např. Escherichia coli, asi stokrát rychleji než chlor. Kromě toho rychle a spolehlivě ničí i různé druhy a formy patogenních mikroorganizmů, jako jsou např. cysty resp. oocysty smrtelně nebezpečných parazitujících prvoků rodu Giardia a Cryptosporidium a různé viry, které se vyskytují v plaveckých bazénech a klasickými dezinfekčními prostředky je nelze inaktivovat nebo je nelze inaktivovat za přijatelných podmínek. Základním předpokladem úspěchu dezinfekce je ovšem dodržení správné koncentrace ozonu a doby inaktivace (viz dále CT faktor). Celosvětově byla akceptována skutečnost, že k aplikaci správné dávky ozonu je nutno použít alespoň tzv. technologii bočního toku (Slip Stream Technology), nejlépe však úplné ozonové technologie (Full Ozone Technology). Od používání technologie nízkých dávek ozonu (Low Dose Technology, Compact, Fractional or Trickle Ozone Technology) ve veřejných bazénech se již dávno upustilo. Technologie nízkých dávek ozonu je vhodná pouze pro privátní bazény!

Chlorace nebo aplikace nízkých dávek ozonu nejsou schopny likvidovat vysoce rezistentní a nebezpečné patogeny, jako jsou např. kryptosporidia. Provozovatelé veřejných bazénů proto nemohou považovat technologii nízkých dávek ozonu za dostatečnou ochranu proti nim. Již před mnoha lety iniciovala hongkongská vláda v reakci na úmrtí několika plavců, kteří se infikovali v bazénech, detailní studii této problematiky. Studie dospěla k závěru, že skutečnou hygienickou ochranu veřejných bazénů může zaručit pouze úplná ozonová technologie. Důkazem, že se podobné problémy nevyhýbají ani západoevropským zemím, je uzavření sportovního centra v Doncasteru ve Velké Británii před dvěma lety v důsledku kontaminace vody kryptosporidiemi. V minulosti se mnohokrát stalo, že se některé firmy snažily přenést technologii nízkých dávek ozonu z privátních do veřejných bazénů, aby si tak rozšířily trh. Časem se však prokázala neadekvátnost tohoto postupu. Tyto instalace zapříčinily negativní postoj potenciálních uživatelů k ozonovým technologiím jako takovým a bylo nutno vyvinout značné úsilí k nápravě těchto škod.

Použití ozonu k úpravě vody značně přispívá k její hygienické nezávadnosti. Protože je však koncentrace ozonu ve vodě daná vyhláškou 135/2004 Sb. příliš nízká (max. 0,05 mg/l O₃ před vstupem vody do bazénu), zabezpečuje se sanitace bazénu dlouhodobě působícím dezinfekčním činidlem, tj. zpravidla chlorací. Vyhláška však nevylučuje použití i jiných než chlorových dezinfekčních přípravků, v úvahu tak přichází např. aplikace aktivního bromu. Spotřeba dezinfekčních činidel je nižší než při technologii nevyužívající ozon, protože nejsou spotřebovávány na oxidaci nečistot, ale slouží jako primární dezinfekční činidla.

Aplikace ozonu je však provázena dalšími významnými pozitivními efekty. Při chloraci bazénové vody neupravované ozonem vznikají jako vedlejší produkty škodlivé, zapáchající a těžko odstranitelné vedlejší produkty - chloraminy (monochloramin), produkty chlorace kreatininu a močoviny i chloroform a další chlorované látky, které vznikají chlorací sloučenin obsažených v moči, potu a kosmetických přípravcích. Ozon oxiduje jednak prekurzory vedlejších produktů chlorace, jednak tyto látky samotné. Při chloraci kombinované s aplikací ozonu proto dojde k odstranění škodlivých látek z bazénové vody, vymizí typický "chlorový" zápach a nedochází k dráždění očí a nosní sliznice. Sníží se rovněž finanční náklady na ventilaci vzduchu. Koncentrace organických dusíkatých a chlorovaných látek v bazénové vodě je snížena na minimum.

Je-li plnící voda přiváděna do bazénu z vrtu nebo povrchového zdroje, lze oxidačních schopností ozonu s výhodou využít nejen k její dezinfekci, ale také k její chemické úpravě spočívající v odstranění železa, manganu, zabarvení vody a zápachu a ke snížení hodnoty CHSK.

Nezanedbatelný přínos ozonizace spočívá v dosažení dokonale průzračné, jiskřivě čisté vody. Je to důsledek mikroflokulačního efektu, při němž přítomné organické látky oxidované ozonem na polárnější sloučeniny váží kationty vápníku, hořčíku, železa, hliníku a manganu za tvorby látek s nízkou rozpustností odstranitelných filtrací.

Ozonizační technologie

Podle typu a zatížení bazénu se volí jedna ze tří hlavních ozonizačních technologií:

• úplná ozonová technologie,
• technologie "bočního" toku,
• technologie nízkých dávek ozonu.

Úplná ozonová technologie (Full Ozone Technology)
Tato technologie vychází z evropských, především německých zkušeností a je zakotvena v normě DIN 19 643, kterou převzaly i jiné státy. Je používána pro veřejné bazény s vysokou návštěvností a akvaparky s vodními atrakcemi, kde jsou kladeny vysoké nároky na technologii udržující nejen vysokou kvalitu vody ale i ovzduší.

V těchto bazénech je voda upravována dávkou ozonu 0,8-1,2 mg/l při kontaktní době minimálně 3 min (kontaktní nádrž součástí technologie). Směšování ozonu s vodou se provádí pomocí injektoru. Aby nemohla dojít k překročení limitní koncentrace ozonu v ovzduší nad hladinou vody (většinou akceptována koncentrace ozonu nad hladinou bazénu do 0,2 mg/m³, v ČR situace upravena Vyhl. MZ č. 6/2002 Sb. platnou od 1.7.2003 stanovující pro prostředí "staveb pro zotavovací akce" limitní hodinovou koncentraci ozonu 100 μg/m³), je zavedena maximální koncentrace rozpuštěného ozonu ve vodě bazénu 0,05 mg/l. Z tohoto důvodu se zařazuje za kontaktní nádrž deozonizační uhlíkový filtr, ve kterém je zbytkový rozpuštěný ozon rozložen (viz schéma dle DIN 19 643). Kontakt vody s ozonem o dostatečně vysoké koncentraci a po dostatečně dlouhou dobu (splnění CT kritéria) lze zajistit v samostatné kontaktní nádrži nebo v kombinované kontaktní a deozonizační nádrži. Nosný plyn (vzduch) obsahující zbytkový nerozpuštěný ozon, prochází přes destruktor ozonu, aby se zamezilo jeho úniku do okolí bazénu.

Technologie "bočního" toku, technologie částečné dávky ozonu (Slip Stream System)
Tato technologie má svůj původ v Británii, kde se při experimentech s úpravou bazénové vody prokázalo, že kvalita vzduchu a vody zůstane velice dobrá, i když bude dávka ozonu v porovnání s úplnou ozonovou technologií nižší. Předností této technologie oproti předchozí je její ekonomická výhodnost při zachování prakticky stejných kvalitativních ukazatelů vody a ovzduší. Malý podíl recirkulované vody (jednotky % až 25% průtoku) je odveden z cirkulačního okruhu do obtoku a zde upraven "úplnou" ozonovou technologií. V závislosti na zatížení bazénu je minimálně jednou za den celý objem bazénu vystaven dávce ozonu odpovídající DIN 19 643. Celková dávka ozonu se tak pohybuje typicky mezi 10% až 20% dávky odpovídající úplné ozonové technologii, což znamená, že koncentrace ozonu vztažená na celkový průtok vody se pohybuje od 0,1 do 0,2 mg/l O₃.
Zjednodušená varianta technologie bočního toku používá pouze nerezové kontaktní nádoby bez zařízení na odstranění zbytkového plynného ozonu. Dávka ozonu však musí být volena tak, aby koncentrace zbytkového ozonu ve vodě tekoucí do bazénu nepřekročila 0,05 mg/l.

Technologie byla podrobena britskou institucí Electricity Council za účasti lékařského poradce britské Amatérské plavecké asociace nezávislým testům na krytém plaveckém bazénu Cirencester Sports Centre v Gloucestershire v letech 1985/86. Závěrem bylo konstatováno, že se při aplikaci této technologie radikálně snížil zápach, poklesla spotřeba chloračního činidla a prakticky vymizelo dráždění očí a sliznic i alergické reakce astmatiků.

Technologie bočního toku bývá instalována v rekonstruovaných veřejných bazénech, kde není dostatek prostoru a prostředků pro zavedení úplné ozonové technologie, ve školních bazénech a ve veřejných bazénech s nízkým zatížením. Pro veřejné bazény s vysokou zátěží a akvaparky je nutno použít úplnou ozonovou technologii.

Technologie nízkých dávek ozonu (Low Dose, Compact, Fractional or Tricle Ozone Systems)
Tento systém se používá pro úpravu vody v privátních, hotelových, rehabilitačních a školních bazénech. V důsledku aplikace velmi nízkých dávek ozonu není nutný deozonizační stupeň snižující koncentraci ozonu rozpuštěného ve vodě. Dávky ozonu se pohybují v rozsahu 0,05 až 0,1 mg/l. Systémy jsou nabízeny s odvzdušňovacím zařízením (odstranění nosného plynu a zbytkového nerozpuštěného ozonu), případně bez odvzdušnění. Systémy s odvzdušněním jsou vhodnější, protože bubliny vzduchu způsobují často hluk v potrubí cirkulačního okruhu. U systémů bez odvzdušnění je třeba dbát na to, aby koncentrace ozonu nad vodní hladinou bazénu nepřekročila povolený limit.

Technologie nízkých dávek ozonu instalovaná v privátních bazénech je aplikací, při níž mohou nízké dávky ozonu působit jako jediné dezinfekční a oxidační činidlo. Je však vhodné doplnit působení ozonu dávkováním algicidního přípravku, který má také bakteriostatické účinky a je kompatibilní s ozonovou technologií (např. přípravek BlueSpark).

Shrnutí
Správná volba ozonové technologie je nutná k tomu, aby se dosáhlo odstranění "chlorového" zápachu a koroze zařízení a současně aby bylo dosaženo kvalitní, průzračné a hygienicky dokonale zabezpečené vody. Je třeba podotknout, že k mikroflokulačnímu efektu (viz výše) dochází pouze u úplné ozonové technologie.

I když spotřeba chloračního činidla při aplikaci ozonové technologie poklesne, není toto snížení příliš významné z hlediska ekonomiky provozu a také v něm nespočívá hlavní přednost ozonizace. Nejvýznamnějším přínosem správně zvolené a instalované ozonové technologie je, že chlor dávkovaný do vody veřejného bazénu zůstane ve formě volného (aktivního) chloru s dezinfekčními účinky a není inhibován vazbou na organické látky. To je velmi podstatný fakt, protože chlor musí zajistit hygienickou bezpečnost a zamezit přenosu infekcí. Dále dojde k minimalizaci tvorby vedlejších produktů chlorace, o nichž je prokázáno, že jsou toxické, mohou se stát příčinou dermatologických obtíží a některé se řadí mezi předpokládané lidské karcinogeny. Tyto látky vstupují do organizmu především přes pokožku.

Je ozon bezpečný?

Následující řádky jsme zařadili proto, že na příliš mnoha instalacích, které jsme navštívili, unikal ozon do okolí a ohrožoval zdraví lidí. Při instalaci ozonové technologie je třeba věnovat maximální pozornost tomu, aby nemohlo dojít k úniku ozonu. Správně provedená instalace ozonové technologie neohrožuje zdraví lidí!

V plynné fázi je ozon pro člověka akutně toxický. Při nízkých koncentracích cca 0,1 mg/m³ je zaznamenávána pouze nasládlá vůně ozonu a nejsou pozorovány žádné negativní zdravotní příznaky. Při růstu koncentrace a v závislosti na době expozice dochází postupně k dráždění sliznice očí a dýchacího traktu, dále k bolestem hlavy a dýchacím obtížím až - při velmi vysokých koncentracích - k poškození plic, krvácení z plic i smrti.

Riziko spojené s použitím ozonové technologie musí být vyloučeno správným návrhem a instalací technologie, zaškolením její obsluhy a správným provozováním technologie. Nezávisí na tom, zda se jedná o podtlakový nebo přetlakový systém. I v případě podtlakového systému existuje riziko úniku ozonu do okolí v cirkulačním okruhu bazénové vody. Maximální pozornost proto musí být věnována kontaktním, deozonizačním a odvzdušňovacím nádržím a k nim příslušejícím ventilům a nádobám s aktivním uhlím. Z tohoto hlediska je třeba učinit následující opatření:

a) obsluha musí mít k dispozici prostředky indikující přítomnost ozonu v ovzduší a musí být obeznámena s postupy doplňování aktivního uhlí a s funkcí odvzdušňovacího zařízení,
b) bezpečnostní vypínač musí být umístěn vně místnosti, ve které je instalována ozonová technologie,

U systémů s vyšším výkonem ozonizátoru je dále nutné:

c) umístit do místnosti technologie detektor úniku ozonu s audio-vizuálním alarmem,
d) mít k dispozici ochranné prostředky chránící proti ozonu.