CS216673B2 - Method of cleaning the chlorinated water in the swimming pool and device for executing the said method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu čištění chlorované vody v plaveckém bazénu cirkulací vody . v . nádrži, v níž je ozařována ultrafialovým světlem.

Je známo, že ultrafialové světlo může usmrtit zárodky, bakterie, houby, spory a podobné organismy ve vodě, mimo jiné v plaveckých bazénech, a že ultrafialové světlo rozkládá chloraminy, vyvíjející se ve vodě reakcí s organickými látkami, například s močovinou. Za účelem čištění se voda obsahující šupinky kůže a jiné pevné . látky vede zčásti filtrem, z části se pevné látky usazené na povrchu odvádějí s vodou proudící přes přepad k odváděcímu kanálu. U těchto známých způsobů je třeba filtrů, jejichž opatření a provoz jsou poměrně drahé, mimo jiné proto, že je nutno je často regenerovat, nehledě k tomu, že spotřeba vody a tím i spotřeba kalorií k ohřevu vody je veliká, jelikož je' často ' nutné vyměnit denně asi 10 procent celkového objemu vody.

Úkolem vynálezu je vypracování způsobu a konstrukce zařízení uvedených v úvodu, pomocí nichž by bylo možno vodu v plaveckém bazénu čistit snáze a úsporněji pokud jde o energii a vodu než dosud. Podstata vynálezu spočívá v tom, ' že se voda v nádrži . vede průtočnými komorami spojenými v řadě, ' přičemž v první z těchto komor voda proudí mimo topná tělesa, uspořádaná napříč proudu a je v následujících průtočných komorách ozařována lampami s délkou . vln ultrafialových paprsků od 300 do 430 nm.

Zjistilo se, že tímto způsobem je možno udržovat vodu v plaveckém bazénu čistou bez používání zvláštních filtrů, například aktivních uhlíkových filtrů, ozonizačních zařízení a podobně a tím, i bez odvádění povrchové vodní vrstvy do odváděčích kanálů a bez . přívodu čisté vody, a že voda je přes normální přísadu chloru jako . oxidační rezervy době jakosti ' bez nepříjemného zápachu a odpuzujících kalových škraloupů.

Odstranily ' Se ''' obtíže' spojené s použitím obvyklých filtrů, neboť se zjistilo, ' že kožní šupiny a jiné nečistoty se shromažďují na tyčovitých topných tělesech, jsou-li tato tělesa uspořádána tak hustě a mají-li takovou kapacitu, že ' . teplota. . povrchu . topných těles je vyšší než 80 °C a může-li ' se protékající voda ohřát . tak, .. že teplota stoupá po ' jednom stupni C. Jsou-li topná tělesa leštěna na vysoký lesk, jsou-li . například leštěna · elektrolyticky, mohou . se co možno největším účinkem shromáždit nečistoty na svém povrchu. Bylo prokázáno, že topná tělesa jsou schopna zabránit znečištění a ucpání ultrafialových hořáků a tím iztrátě jejich účinnosti.

Přívod zcela nepatrného množství čerstvé vody může podle vynálezu způsobit, že ve vodě v bazénu převládají bakterie vzdorující chloru, které mohou způsobit plavcům záněty středního . ucha.

Tento problém se řeší podle vynálezu tak, že v poslední komoře ve směru proudu je voda ozařována lampami s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 nm do 430 nm. Kombinací lamp s ultrafialovými paprsky o délce vln menší než 300 nm s lampami . o délce vln ultrafialových paprsků větší než 300 nm a s tyčovitými topnými tělesy se dosahuje bez jakýchkoliv problémů čištění chlorované vody, jelikož lampy s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 nm do 430 nm a pracující ve fotochemické oblasti, usmrcují bakterie urychlením účinku chloru, usmrcujícího zárodky, kdežto lampy s ultrafialovými paprsky, jejichž vlnová délka je vyšší než 300 nm, usmrcují bakterie pseu-. domonas fluoresceus a pseudomonas acuruginosa odolné proti chloru.

Mimo . úspory dosažené ohřevem malého množství čerstvé vody je možno dosáhnout další . velmi podstatné úspory tím, že tepelná energie; vyvinutá při spouštění a provozu lamp o . vlnové délce ultrafialových paprsků od .300 nm do 430 nm přispívají k ohřevu vody v průtočné komoře, v níž jsou umístěna topná . tělesa, a že tyčovitých topných těles lze . použít jako elektricky předřadných odporů . v proudovém cirkulačním obvodu pro lampy o. vlnové délce ultrafialových paprsků menší . nez 300 nm v následujících průtočných komorách.

Podstata vynálezu zařízení k provedení způsobu spočívá v tom, že nádrž mezi vstupem . a . výstupem. je rozdělena na průtočné komory spojené v řadě, přičemž v průtočné komoře . ležící nejblíž vstupu jsou umístěna napříč směru vodního proudu tyčovitá topná tělesa a nejméně jedna z následujících komor . ležících v cestě vodního proudu je opatřena několika lampami s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 nm do 430 nm pro intezívní ozařování protékající vody.

Tyčovitá topná tělesa jsou levnější, trvanlivější a snáze se čistí než normálně používané ·’ filtry. Čištění je . možno provést jednoduchým výplachem nádrže během přerušení spojení s plaveckým bazénem, přičemž proud výplachové vody, k níž se popřípadě přidává čisticí . prostředek, se vede . zařízením po- ; mocí vhodného ventilu nebo čerpadla.

K usmrcení bakterií odolných proti chloru, · které . . mohou přidáním pouze malého množství . čerstvé vody převládnout, je možno v poslední průtočné komoře, uspořádané ve směru vodního proudu umístit několik lamp s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 . -nm . pro ozařování vody. Tuto poslední průtočnou komoru je možno snadno spojit v řadě s ostatními průtočnými komorami.

Podstata zařízení . k provádění způsobu podle. vynálezu . spočívá dále v tom, že elektrické součásti pro vyvíjení tepla v obvodu, který dodává proud . pro lampy s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 200 nm do 300 nm jsou . uspořádány . v tepelně vodivém spojení s vodou v první průtočné komoře, v níž jsou umístěna tyčovitá topná tělesa. Tyčovitá topná tělesa je dále možno podle vynálezu umístit jako elektrické předřadné odpory v

216873 obvodu dodávajícím proud lampám s vlnovou délkou ultrafialových paprsků větší než 300 nm. Bylo zjištěno, že takovéto zařízení přináší mimořádně velké úspory energie, jelikož až 90 procent energie elektrického proudu se přeměňuje na tepelnou energii, která se přivádí do vodní nádrže.

Účinného ozařování vody a značné úspory prostoru se dosahuje podle vynálezu tím, že lampy s vlnovou délkou větší než 300 nm ultrafialových paprsků mají tvar trubek a jsou v průtočných komorách umístěny napříč vodního proudu a lampy s vlnovou délkou ultrafialových paprsků menší než 300 nm mají rovněž tvar trubek a jsou uspořádány v průtočné komoře ve směru vodního proudu.

Nádrž může být proto poměrně úzká, jelikož délka lampy s vlnovou délkou ultrafialových paprsků větší než 300 nm je například 300 cm, kdežto lampy s vlnovou délkou menší než 300 nm je možno uspořádat kolmo a jejich délka je například 1 m.

Za účelem dosažení plného účinku ultrafialového záření jsou vnitřní stěny průtočných komor podle vynálezu odrazové.

Tyčovitá topná tělesa a trubkovité svítivé lampy s ultrafialovými paprsky je možno uspořádat tak, aby je bylo možno snadno vyměnit. Za tímto účelem mohou být topná tělesa podle vynálezu opatřena centrálně uloženým elektrickým topným tělesem, obklopeným vnější trubkou s olejem pro přenos tepla, přičemž se mimo snadné vyměnitelnosti dosáhne i snadné regulovatelnosti povrchové teploty na trubkách.

Lampy s vlnovou délkou ultrafialových paprsků například větší než 300 nm, mohou mít skutečnou spotřebu 400 wattů za hodinu a odpor 27 ohmů. Nepracují v oblasti, v níž se vyvíjí ozón, velmi se však osvědčily při ničení chloraminů.

Bylo prokázáno, že zařízení může pracovat i tak, že voda při výstupu ze zařízení je prosta bakterií a chloraminů a obsahuje jen malé množství chloru. Vcelku bylo zjištěno, že použitím zařízení podle vynálezu je možno faktory, na nichž závisí kvalita vody v plaveckém bazénu, udržet v optimálních hodnotách. Byl například na pracujícím zařízení naměřen potenciál redox asi 750 mV, obsah ' dusíkochloru menší než 0,1 mg/1 a normální pH hodnoty se pohybovaly mezi 7 a 8. · Zakalení a jasnost byly přiměřeně dobré a voda nemá nepřjemný zápach ani odpuzující kalový škraloup.

Praktickými pokusy bylo dále prokázáno, že normální pískový filtr, který se normálně proplachoval každý den, je nutno po namontování ultrafialového separátoru propláchnout každý čtvrtý týden. To v praxi znamená, že filtrační perioda je u všech jiných typů filtrů prodlužitelná, ježto separátor ' ultrafialových paprsků není závislý na použitém typu filtru.

Zařízení podle vynálezu je vysvětleno na příkladu provedení s odkazem na výkresy, na nichž ' značí obr. 1 schematický pohled ze strany, zčásti v řezu, obr. 2 zařízení podle obr. 1 v ' pohledu z jedoho konce.

Zařízení sestává z nádrže 1 s přívodem 2 a odvodem 3. Nádrž 1 je rozdělena přepážkami 4 na průtočné komory 5, 6, vzájemně spojené průtočnými mezerami, uspořádanými v přepážkách 4 střídavě nahoře a dole, čímž voda přetékající do první průtočné komory 5 ve směru vodního proudu proudí v serpentinách střídavě nahoru a dolů.

V první průtočné komoře 5 je uspořádáno několik tyčovitých topných těles 7 s vnějšími plochami leštěnými elektrolyticky na vysoký lesk, přičemž každé topné těleso 7 obsahuje například spirálovitý odpor, ' obklopený olejem přenášejícím teplo na vysoce leštěné vnější plochy. Odpory ze skleněných trubek jsou zvláště výhodné.

V následujících komorách 6 je například vzhledem ke směru průtoku vodního proudu zařízením jsou uspořádány v každé komoře trubkovité lampy 8 s vlnovou délkou ultrafialových paprsků větší než 300 nm. Topná . . tělesa 7 a trubkovité lampy 8 s ultrafialovými paprsky, zaujímají celou šířku . každé. průtočné komory 6.

V praxi se zjistilo, že nečistoty, například kožní šupiny, vlasy . a podobná cizí tělesa . se ve vodě shromažďují na povrchu topných těles . 7 leštěných do vysokého lesku, jsou-li tato tělesa v takovém počtu, aby měla schopnost přitékající vodu ohřát o jeden stupeň Celsia, a aby jejich povrchová teplota byla asi 80 °C. Bylo rovněž prokázáno, že se s nepříliš velkým počtem lamp s ultrafialovými paprsky s vlnovou délkou od 300' do 430 nm, uspořádaných v průtočných komorách 6 se silně reflektujícími stěnami, lze dosáhnout účinného rozdělení chloraminů a močoviny, takže voda odtékající nádrží odvodem 3, je zvláště vhodná pro plavecký . bazén. Nepřetržitým přívodem dílčího proudu vody do plaveckého bazénu zařízením podle vynálezu může odpadnout částečné odvádění vody do odváděcího kanálu, které bylo dosud nutné, a potřebu přívodu a ohřevu čerstvé vody. Mimoto se odstraňuje používání filtrů, například s aktivním uhlíkem, po odstraňování chloraminů a průtočných filtrů nebo jiných typů filtrů, jejichž čištění . a regenerace je často obtížná a . časově náročná. Nános . na tyčovitých topných tělesech 7 se čas cd času odstraňuje tak, že se spojení zařízení s plaveckým bazénem přeruší a proplachovací voda, k níž se podle okolností přidá čisticí prostředek, cirkuluje průtočnou komorou a je odváděna odváděcím kanálem spolu s látkami usazenými na topných tělesech 7. Tato cirkulace vody se provádí čerpadlem 9, které normálně odsává vodu z plaveckého bazénu a potrubním vedením 10 ji vrací na přívod 2 nádrže 1 a potrubním vedením 11 do plaveckého bazénu. Vhodnou soustavou ventilů se spojení s plaveckým bazénem uzavírá a proplachovací voda před jejím odve-

216873 děním do odváděcího kanálu se uvádí potrubními vedeními 10, 11 do cirkulace.

U. .zvlášť výhodného provedení zařízení ' podle 'vynálezu, znázorněného na výkrese je v řadě s průtočnými komorami 6 uspořádána další průtočná komora 13. V této další průtočné komoře 13 jsou umístěny dlouhé trubkovité lampy 14 s ultrafialovými paprsky s vlnovou délkou menší než 300 nm, jejichž účelem je usmrcování bakterií odolávajících chloru, které mohou ve vodě v bazénu přidáním pouze malého množství čerstvé vody převládat.

Cívky a ostatní elektrické součásti vyvíjející teplo v obvodu dodávajícím elektrický proud do trubkovitých lamp 14, s ultrafialovými paprsky o vlnové délce menší než 300 nm, ' jsou shromážděny v topném zařízení 15, které je uspořádáno na straně první . průtočné. komory 5 tak, že vyvinuté teplo přenáší na . vodu proudící mimo. Topnými tělesy 7 jsou elektrické odpory, které jsou předřadné odpory zapojeny do obvodu dodávajícího proud do trubkovitých lamp 8 s ultrafialovými . paprsky o vlnové délce od 300 nm do 430 nm. Tímto zařízením se dosahuje velké úspory energie,' jelikož největší část energie elektrického proudu přiváděného do zařízení podle vynálezu se v protékající vodě přeměňuje na teplo.

Činnost zařízení .se kontroluje a řídí od řídicího pultu 12. Řídicí pult 12 je opatřen počítačem, který udává, jak dlouho je zařízení od svého posledního čištění v provozu, a' ' teploměrem, ukazujícím teplotu vody při výstupu z průtočné komory 5, a rozmanitými ampérmetry a spínači pro čerpadla vody a paliva, pro topná tělesa 7 a trubkovité lampy 8 s ultrafialovými paprsky.

Pro zvlášť výhodné provedení zařízení podle vynálezu je příznačné, že tyčovitá topná tělesa 7 jsou odpory . tvořené skleněnými trubkami a vyzařující červené světlo v oblastiti záření o délce vln větší než 700 nm. Tím přispívají jistou měrou k štěpení chlordusíkatých sloučenin, zvláště při rozkládání kreantinu a kreantininu.

Když je separátor v provozu, dochází k těmto chemickým reakcím:

Výsledkem reakce kyseliny chlorné — — HOC1 j světla je kyselina solná — HC1 -j- — O — kyslík, načež kyslík — O --kyslík — —· O + světlo se přeměňuje na kyslík ve stavu zrodu —O2.

Chlor — CI2 + voda — H2O -j- světlo se přeměňují na 2 HC1 — kyselina solná ψ kyslík — O, načež kyslík — ' O + kyslík — O -j+ světlo se přeměňují na kyslík ve stavu zrodu — O2, k čemuž dochází zvláště tehdy, když se ' k vodě přidává plynný chlor.

Kysličník dusičitý N2O3 -j- světlo se přeměňují na kysličník dusičitý — NO2 4~ kyslík — — O, načež kysličník dusičitý — NO2 -J- svět lo se přeměňují na kysličník dusnatý — NO + -j- kyslík — O a . kyslík — O se přeměňují na kyslík ve stavu 'zrodu — ' O2. Každý koupající vydává za hodinu asi 50 . ml kysličníku dusičitého — NO2 který . se okamžitě oxiduje v přítomnosti vysokého ' oxidačního potenciálu na kysličník dusičný '— N2O5, který je vytvořen mimo jiné separátorem.

Chloramin se oxiduje a účinkem ultrafialového světla při délce vln větších než 300 nm no kyselinu solnou — HC1, vodu — H2O a dusík — N.

Za účelem dobré jakosti vody v plaveckém bazénu byl v plavecké hale, v níž sloučeniny dusíku s chlorem vytvářejícím chloraminy byly velikým problémem, namontován separátor.

Obsah ' chloraminů v plaveckých halách je určen množstvím kreantininů a kreantinů, které přinášejí do vody v bazénu koupající se, obnovováním vody, k němuž dochází v bazénu zadrženým množstvím a filtrem plaveckého bazénu.

Mnoha zkouškami vody v plaveckém bazénu byl mezi obsahem chloraminů a shora uvedenými hodnotami zjištěn vztah vyjádřený rovnicí

v níž C_E je 'koncentrace chloraminů v plaveckém bazénu, v němž došlo k rovnovážnému stavu mezi přívodem chloraminů a obnovování vody, to jest, že plavecký bazén měl v delším časovém období stálou koncentraci chloraminů. P je počet koupajících se v bazénu za den, k je množství chloraminů, které koupající se zanechává ve vodě bazénu, F je množství chloraminů, absorbovaných denně ve filtru, Q je množství zřeďující vody, která se denně přivádí bez odpařování. Předpokladem. pro použití určité hodnoty k ve výrazu vyjadřujícím rovnovážnou koncentraci je k udržitelná v určité velikosti, která se časem nemění. V konkrétní plavecké hale byly naměřeny následující hodnoty separátoru chloraminů:

Volný chlor 1,55 mg, obsah chloraminů 1,35 mg, pH 7,6, hodnota redox 430 mV, jiné parametry nebyly v plavevké hale předmontováním zařízení separátoru měřeny. K zředění vody se spotřebovalo denně asi 20 až 25 m³ čerstvé vody bez proplachování. Pískový filtr byl týdně propláchnut, přičemž se spotřebovalo 80 m³ vody z bazénu. Po propláchnutí bylo přivedeno 80 m3 čerstvé vody. Ventilační zařízení dodávalo 75 % čerstvého vzduchu. Zápach v plavecké' hale byl způsobován silným pachem chloraminů. Nitrát (kysličník dusičný — N2O5—) odpovídal 4,2 mg na jeden litr dohromady — = = 4,7 mg na jeden litr. . Spotřeba kyslíku

219673 chemickou oxidací manganistanu draselného je 2,8 mg kyslíku na jeden litr.

Po tříčtrtročním provozu s chloraminovým separátorem se dosáhlo následujících hodnot: volný chlor 0,5 mg, obsah chloraminu 0,2 mg, pH 7,3 mg, redox 780 mV, přidání čerstvé vody a asi 2 až 3 m³ denně v důsledku odpařování, proplachování 80 m3 vody z plaveckého bazénu každý čtvrtý týden. Ventilační zařízení běží pouze s 20procentním přívodem čerstvého vzduchu za účelem udržení relativní vlhkosti na 60 procentech. V plavecké hale není cítit chlor. Nebylo možno dosáhnout méně než 0,2 mg obsahu chloraminů v poměru ke kapacitě použitého separátoru, která byla 25 m²/hod. Má se zato, že příčinou toho je rozklad vyššího řádu během přetváření dusíkatých sloučenin ve volném dusíku. Spotřeba kyslíku chemickou oxidací manganistanem draselným je konstantní bez stoupání na 1,4 mg kyslíku na jeden litr průměrné hodnoty. Měření kyselé dusičné soli kysličníku dusičitého — NO2 nebylo možné, jelikož tato sůl se při vysokém oxidačním potenciálu kysličníku dusičitého — NO2 nevyskytuje. Nitrát (kysličník dusičný — N2O5) . nestoupá a jeho množství 1,7 mg na litr je konstantní. Celkový obsah dusíku — N je asi 2,1 mg v litru. Zjišťování močoviny prokázalo, že její obsah v jednom litru vody je velmi nízký a odpo vídá konstantní hodnotě 0,18 mg v litru. Bakteriologický průzkum vody v plaveckém bazénu se po spuštění separátoru chloraminů nezměnil. Byly dodrženy následující hodnoty. Průměrný celkový počet zárodků při 3 X100 ml zkoušek vody z plaveckého bazénu na krevní agar při 37 °C za 24 hodin je menší než 100 zárodků, psoudomonas fluorescens na selektivní látku, které se používá v laboratoři pro ' izolaci bakterií pseudomonas aeroginosa, zvanou běžně centrimidiagar na 100 ml vody v plaveckém bazénu při 21 °C za 52 hodiny nebylo možno prokázat. Při zkoumání mebránovou filtrací na 500 ml vody z plaveckého bazénu na interococcere na selektivní.- látku, jíž se užívá pro izolaci interokoků, zvanou běžně interococcusagar či diikanterococcusagar (podle výrobní firmy DIFKO) 2 až 3 dny při 37 °C nebylo možno zjistit. Při zkoumání na kolikobakterie na modrý eosinmethylenagar, zvaný embagar v 500 ml vody filtrované membránou nebylo též možno takovéto baktérie zjistit.

Na základě separačního zařízení se dosáhlo v konkrétní plavecké hale roční úspory 7000 m3 čerstvé vody a úspory 16 000' m³ dálkově ohřívané vody teplé 85 °C.

Lze to vysvětlit zejména tím, že bylo možno udržovat vzduch v recirkulaci, přičemž se dosáhlo nízkého počtu chloraminů.

Claims (7)

1. Způsob čištění chlorované vody v plaveckém bazénu její cirkulací v nádrži, v níž je ozařována ultrafialovým světlem, vyznačujícím se tím, že se voda v nádrži vede průtočnými komorami spojenými v řadě, přičemž v první z těchto komor voda proudí mimo topná tělesa, uspořádaná napříč vodního proudu a v následujících průtočných komorách se ozařuje lampami vyzařujícími ultrafialové paprsky s vlnovou délkou od 300 nm do 430 nm.

2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, sestávající z nádrže, jejíž přívod a odvod je spojen s plaveckým bazénem, vyznačující se tím, že nádrž (1) mezi přívodem (2) a odvodem (3) je rozdělena na průtočné komory (5, 6) spojené v řadě, přičemž v průtočné komoře (5) ležící nejblíže přívodu (2) jsou umístěna napříč směru proudění vody tyčovitá topná tělesa (7) a nejméně jedna z průtočných komor (6) ležících v cestě vodního proudu je opatřena lampami (8) s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 nm do 430 nm.

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že elektrické součásti (15) pro vyvíjení tepla v obvodu, který dodává proud pro lampy (14) s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 200 nm do 300 nm, jsou uspořádány v tepelně vodivém spojení s vodou v první průtočné komoře (5) s tyčovitými topnými tělesy (7).

4. Zařízení podle bodů 2, 3, vyznačující se tím, že tyčovitá topná tělesa (7) jsou zapojena jako předřadné odpory do obvodu, který dodává proud lampám (8) s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 do 430 nm.

5. Zařízení podle bodů 2 až 4, vyznačující, se tím, že lampy (8) s vlnovou délkou ultrafialových paprsků od 300 nm do 430 nm j‘sou trubkovité a jsou uspořádány v průtočných komorách (5) napříč směru vodního proudu.

6. Zařízení podle bodů 4 až 7, vyznačující se tím, že vnitřní stěny průtočných komor (5, 6, 13) jsou odrazové.

7. Zařízení podle bodů 2 až 6, vyznačující se tím, že tyčovitá topná tělesa (7) jsou opatřena středově umístěným topným tělesem, které je obklopeno vnější trubkou, naplněnou olejem pro přenos tepla.