La necessità del trattamento dell'acqua delle piscine

Acqua di scarsa qualità

Sono stati utilizzati diversi metodi per raggiungere una qualità dell'acqua sufficientemente elevata. Tra i metodi più comuni vi sono i filtri a rete e la filtrazione a sabbia, i trattamenti chimici (ad esempio per la flocculazione e l'addolcimento dell'acqua) e la disinfezione con cloro, raggi UV e ozono. Spesso vengono combinate diverse tecnologie a seconda del livello di contaminazione e della qualità dell'acqua desiderata. Mellifiq offre tutte le tecnologie necessarie per una qualità eccellente dell'acqua della piscina, tra cui:

• Reattori UV Saniray con lampade a bassa e media pressione, completi di ballast e controlli per qualsiasi flusso
• Sistemi a ozono chiavi in mano con il nostro marchio Ozonetech
• Sistemi di filtrazione multimediale Water Maid FlexKarb
• Sistemi di dosaggio chimico

Il metodo di disinfezione di gran lunga più comune oggi è la clorazione. Tuttavia, la clorazione è anche associata a complicazioni relative agli effetti sulla salute dei nuotatori. Contrariamente a quanto si crede comunemente, il cloro non uccide tutti i germi istantaneamente. Molti germi sono anche tolleranti al cloro e, una volta entrati in piscina, possono essere necessari da pochi minuti a diversi giorni prima che il cloro li uccida. Ingerire anche solo una piccola quantità di acqua contenente questi germi può causare gravi disturbi ai nuotatori.

Rischi per la salute legati alla clorazione dell'acqua

Nel 2014 la rivista scientifica Environmental Science and Technology ha pubblicato un articolo che dimostra che l'acido urico (e composti chimicamente simili presenti nei fluidi corporei) e il cloro reagiscono formando alcune sostanze chimiche potenzialmente dannose. Queste sostanze chimiche dannose sono note come sottoprodotti della disinfezione contenenti azoto (N-DBPs), come il cloruro di cianogeno (CNCl) e la tricloramina (NCl3).

Questi due composti, anche a bassi livelli nelle piscine, sono associati a irritazioni delle mucose, degli occhi e della gola e a danni respiratori che possono impedire ai nuotatori di utilizzare la piscina. A livelli elevati, possono influire negativamente sul sistema nervoso e cardiovascolare. Altri sottoprodotti noti della clorazione sono i trialometani (THM) che causano altri gravi danni alla salute. Utilizzando disinfettanti diversi dalla clorazione è possibile mitigare questi effetti.

Il trattamento con ozono, invece, è più sostenibile e consente un minore utilizzo di cloro, riducendo il consumo di acqua, il fabbisogno energetico e mitigando gli effetti negativi sulla salute causati dai sottoprodotti del cloro. Poiché l'ozono è prodotto dall'aria ambiente, la materia prima è gratuita, con conseguente riduzione dei costi di acquisto, trasporto, movimentazione, stoccaggio, smaltimento dei rifiuti e rimozione dei residui del trattamento con cloro.

Soluzioni di trattamento esistenti

Un progetto standard per il trattamento dell'acqua delle piscine si basa in genere sulle seguenti fasi di trattamento: filtrazione, disinfezione, trattamento chimico e sostituzione dell'acqua.

La filtrazione viene comunemente eseguita in due fasi: la prima fase rimuove gli inquinanti più grandi, come i capelli, mentre la seconda fase rimuove le particelle più piccole.

La disinfezione porta alla disattivazione dei microrganismi e alla decomposizione chimica del materiale organico. Questo risultato si ottiene comunemente mediante clorazione del flusso di trattamento dell'acqua, ma può essere ottenuto anche mediante ozonizzazione e trattamento UV. Queste diverse alternative presentano tutte vantaggi e svantaggi.

Inoltre, il trattamento chimico viene spesso utilizzato per addolcire l'acqua (cioè rimuovere gli ioni di calcio e magnesio) o per la flocculazione (cioè la neutralizzazione delle particelle caricate negativamente), che provoca la formazione di particelle più grandi che possono essere rimosse mediante filtrazione

L'ozonizzazione come alternativa moderna

Quando si utilizza un sistema Ozonetech, l'ozono viene generato in loco, a differenza dei prodotti chimici tradizionali utilizzati per la disinfezione e la pulizia, come il cloro. L'ozonizzazione utilizza ossigeno presente in natura, eliminando la necessità di procedure di manipolazione di sostanze chimiche. Ciò significa che non sono necessari acquisti, trasporti, manipolazioni, stoccaggi, né si producono rifiuti o residui come nel caso dell'uso di prodotti chimici. L'ozono viene prodotto applicando un'alta tensione attraverso un intervallo di scarica dielettrica (scarica a corona) che ionizza gli atomi di ossigeno e forma molecole di ozono. L'ozono è un ossidante molto più forte del cloro e, una volta applicato, reagisce istantaneamente con i contaminanti, senza lasciare altri sottoprodotti oltre all'ossigeno.

I principali meccanismi di disinfezione con ozono includono la distruzione delle pareti cellulari dei microrganismi, le reazioni di ossidazione radicalica, la decomposizione degli acidi nucleici (DNA e RNA) e la rottura dei legami carbonio-azoto (essenziali nella maggior parte dei composti organici come ad esempio le proteine). Due fattori principali influenzano l'efficacia della disinfezione con ozono, ovvero il tempo di contatto e la concentrazione di ozono.

Noi di Mellifiq siamo specialisti nel trattamento con ozono e sappiamo esattamente come affrontare le sfide della vostra piscina e garantire un modo economico per disinfettare e purificare l'acqua della vostra piscina.

Il processo di trattamento nelle piscine

Il gas di alimentazione per il generatore di ozono viene fornito sotto forma di ossigeno purificato oppure di aria atmosferica. L’ossigeno purificato può essere consegnato presso il sito della piscina, ma preferibilmente viene anche prodotto in loco a partire dall’aria atmosferica mediante un’unità di separazione dell’aria che genera un flusso di alimentazione di ossigeno al 93%.

Utilizzando un'alimentazione di ossigeno ad alta purezza in combinazione con un efficace sistema di raffreddamento, offriamo un design di generazione di ozono altamente compatto. Forniamo sistemi Ozonetech con capacità di produzione che vanno da 5 a 5000 grammi di O3/ora.

Il gas ozono viene efficacemente dissolto nel flusso d'acqua della piscina mediante iniezione Venturi. In questo modo, la maggior quantità possibile di ozono viene trasferita nell'acqua per la successiva disinfezione nel serbatoio di reazione, come illustrato nel diagramma di flusso del processo riportato di seguito.

L'ozono disciolto viene distribuito uniformemente nel serbatoio di  reazione dell'ozono . È qui che avviene il processo di disinfezione. È importante garantire un tempo di contatto sufficiente per ottenere risultati di disinfezione efficaci. Per ottimizzare il processo di disinfezione è necessario controllare tre parametri chiave, ovvero la concentrazione di ozono, il tempo di contatto e il tempo di reazione. La fase finale del processo di ozonizzazione prevede la distruzione dell'ozono dal gas di scarico per garantire un ambiente di lavoro salubre per gli operatori.

Confronto dell'efficacia dei disinfettanti

Sulla base dei valori CT per la disinfezione dei virus forniti dall'EPA, viene effettuato un confronto grafico tra cloro, cloramina, biossido di cloro e ozono. Un valore CT basso indica un disinfettante efficiente.

A causa dell'elevato valore CT della cloramina, di seguito viene presentato un ulteriore grafico che mostra il rapporto solo tra ozono, biossido di cloro e cloro.

I grafici mostrano chiaramente le piccole quantità di ozono necessarie per la disinfezione, ponendo l'ozono al primo posto come disinfettante commerciale più efficace.

Confronto dei costi dei disinfettanti

Di seguito è riportato un confronto dei costi stimati tra il trattamento con ipoclorito e l'ozonizzazione, basato su una piscina commerciale di 25 × 25 m utilizzata 350 giorni all'anno. Il confronto include i costi dei prodotti chimici a base di ipoclorito per la clorazione e i costi di consumo energetico di un generatore di ozono abbinato a un concentratore di ossigeno.

I nostri vantaggi

Offriamo una tecnologia all'avanguardia di alta qualità con elevata affidabilità ed efficienza, basso consumo energetico e bassi costi di manutenzione. Altri vantaggi includono:

• Lunga durata del generatore di ozono. Ciò è in parte dovuto all'efficace sistema di raffreddamento e al fatto che al generatore viene alimentato ossigeno concentrato, filtrato e essiccato.
• Offriamo impianti chiavi in mano, garantendo un funzionamento affidabile del processo.
• Design compatto e possibilità di aumentare la capacità di disinfezione grazie al design modulare del generatore.
• Elevata concentrazione di ozono, che massimizza l'efficacia del trattamento.

Progettazione del processo

Le equazioni presentate nei paragrafi seguenti possono essere utilizzate per stimare i requisiti di capacità per un potenziale processo di ozonizzazione per il trattamento dell'acqua delle piscine.

Capacità di trattamento

Per determinare i requisiti di capacità del sistema di trattamento dell'acqua, i fattori più importanti includono: dimensioni della piscina, carico di balneazione, tipo di piscina e temperatura della piscina.

Serbatoio di reazione

Per stimare le dimensioni del serbatoio di reazione, è necessario utilizzare un tempo di reazione minimo di 2,5 minuti, data una concentrazione di ozono di 1 mg O3/L. Ciò equivale a un valore CT di 2,5 (mg · min/L), che è sicuramente sicuro e sufficiente per l'acqua delle piscine. Ad esempio, un flusso secondario (verso il sistema di ozonizzazione) di 60 m3/h richiede un volume del serbatoio di reazione di 2,5 m3.

More about chlorination, UV and ozonation

So called “chlorine”, in colloquial language, actually covers an entire group of substances. Common chlorine compounds are e.g. chlorine gas, sodium hypochlorite (liquid), calcium hypochlorite (granular), in situ electrolysis of NaCl solution, chlorinated isocyanurates (stabilized chlorine), and chlorine dioxide. These chlorine substances all share the property of forming free chlorine in water solution which is readily available for water disinfection. Free chlorines are typically hypochlorite ions (OCl-) and hypochlorous acid (HOCl).

In the chlorination process the level of chlorine has to be balanced to enable sufficient disinfection and at the same time minimize discomfort for swimming pool users. The main discomfort issues include mucous tissue irritation. According to the WHO the level of free chlorine should not exceed 3 mg/L in public and semi-public swimming pools. The maximum combined chlorine level for all temperatures at pH 7.2 – 7.6 should not exceed 0.4 mg/L. All chlorine based chemical treatments share the same problem; they all lead to buildup of combined chlorine which is the source for the above mentioned discomfort. Therefore, when using chlorination fresh makeup water has to be added regularly to the system to dilute and maintain an acceptable level of combined chlorine. When using chlorinated isocyanurates the maximum level of cyanuric acid proposed by the WHO is 100 mg/l.

Trattamento UV

Ultra-Violet radiation is another technology used for swimming pool water treatment. A UV-lamp is used to generate radiation in the UV-spectrum which efficiently deactivates microorganisms, virus, and algae by physically destroying the DNA. It is often used as a complement to chlorination which then enables a reduction of chlorine consumption. On the other hand, UV-radiation also breaks down some of the chlorine which therefore has an increasing effect on the demand for chlorine.

Ozonizzazione

Ozone is generated in-situ unlike traditional chemicals used for disinfection and cleaning. Ozonation utilizes naturally occurring oxygen which eliminates the need for chemical handling procedures. Ozone is produced by imposing a high voltage across a dielectric discharge gap (Corona Discharge) which ionizes oxygen atoms and forms ozone molecules. Ozone is a much stronger oxidant than chlorine and once applied ozone instantly reacts with contaminants, leaving no byproducts.

I principali meccanismi di disinfezione con ozono includono la distruzione delle pareti cellulari dei microrganismi, le reazioni di ossidazione radicalica, la decomposizione degli acidi nucleici (DNA e RNA) e la rottura dei legami carbonio-azoto (essenziali nella maggior parte dei composti organici come ad esempio le proteine). Due fattori principali influenzano l'efficacia della disinfezione con ozono, ovvero il tempo di contatto e la concentrazione di ozono.