Ūdens balanss un Langelier indekss baseinā

Ūdens balanss baseinā nozīmē, vai ūdens mēdz šķīdināt kalcija karbonātu (un tad kodina šuvju pildījumu, betonu un metālu) vai to izgulsnēt (un tad uz seguma, siltummaiņa un zondēm veidojas baltas nogulsnes). To novērtē Langelier piesātinājuma indekss (LSI). Šajā rakstā parādīts, kā tas tiek aprēķināts, ko tas nozīmē un kāda ir Latvijas noteikumu vieta ap to.

Vispirms tiesiskā puse. Ministru kabineta 2020. gada 28. jūlija noteikumi Nr. 470 „Higiēnas prasības baseina un pirts pakalpojumiem” nosaka tikai pH: 7,2–8,0, bet ar hlora dezinfekcijas līdzekļiem 7,2–7,8, ar broma līdzekļiem 7,2–8,0 (1. pielikuma 3., 3.1., 3.2. rinda). Kopējā sārmainība, kalcija cietība, izšķīdušo vielu kopsumma (TDS) un LSI noteikumos nav reglamentēti. Tāpēc jebkurš skaitlis, ko jūs šiem lielumiem izvēlaties, ir ekspluatācijas mērķis, nevis tiesību akta prasība.

Kā tiek aprēķināts

Aprēķinā izmantota plaši lietota vienkāršota Langelier piesātinājuma pH forma (indeksu definēja W. F. Langelier, J. AWWA 28(10), 1936). Detalizētāki laboratorijas aprēķini, piemēram, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2330 B, ņem vērā arī jonu stiprumu, tāpēc rezultāti var nedaudz atšķirties.

A   = (log10(TDS) − 1) / 10
B   = −13,12 × log10(T + 273) + 34,55      T grādos pēc Celsija
C   = log10(Ca) − 0,4                       Ca mg/l CaCO3
D   = log10(Alk)                            Alk mg/l CaCO3
pHs = (9,3 + A + B) − (C + D)               piesātinājuma pH
LSI = pH − pHs

Kalcija cietība un sārmainība tiek ievadīta mg/l CaCO3. Ja laboratorija sniedz kalcija jonus (Ca2+), reiziniet ar 2,497.

Piemērs

Ūdens temperatūra 28 °C, pH 7,4, kopējā sārmainība 100 mg/l, kalcija cietība 150 mg/l, TDS 1000 mg/l.

• A = (3 − 1) / 10 = 0,200
• B = −13,12 × log10(301) + 34,55 = 2,031
• C = log10(150) − 0,4 = 1,776
• D = log10(100) = 2,000
• pHs = (9,3 + 0,200 + 2,031) − (1,776 + 2,000) = 7,755
• LSI = 7,4 − 7,755 = −0,36

Rezultāts ir zemāks par −0,3 robežu, tāpēc ūdens tiek vērtēts kā korozīvs.

Interpretācija

Robežu ±0,3 izmanto baseinu prakse; tā nav tiesību akts un nav mērījums. LSI ir aprēķināts rādītājs, un katra ievadītā lieluma kļūda pāriet rezultātā. Piemēram, sārmainība 100 nevis 110 mg/l maina LSI par aptuveni 0,04, bet pH kļūda 0,1 maina LSI tieši par 0,1. Tāpēc −0,28 un −0,32 praktiski ir viens un tas pats stāvoklis.

Kā mainās rezultāts

Tam pašam piemēram, mainot pa vienam parametram:

Lai LSI kļūtu 0, vajadzētu vienu no šiem: pH 7,76, kalcija cietība aptuveni 340 mg/l vai sārmainība aptuveni 227 mg/l. Tie ir virzieni, nevis recepte: īstā baseinā parametri ietekmē viens otru.

Ko LSI paredz un ko ne

LSI norāda vienu lietu: kalcija karbonāta līdzsvaru. Tas neparedz mikrobioloģisko kvalitāti, dezinfekcijas efektivitāti, duļķainību, dzelzs un vara koroziju un filtra stāvokli. Līdzsvarots ūdens var būt mikrobioloģiski nederīgs, bet nelīdzsvarots var atbilst visiem 2. pielikuma rādītājiem. Turklāt formula nav lietojama bez ierobežojumiem: tā neņem vērā cianūrskābes ietekmi uz karbonātu sārmainību, boratus, sāls baseinus un CO2. Šādos gadījumos iegūst tikai aptuvenu virzienu.

Ko noteikumi Nr. 470 nosaka līdzās balansam

Reglamentētie rādītāji, kurus balansa korekcija var skart:

• pH: 7,2–7,8, ja dezinfekcija ar hloru, un 7,2–8,0, ja ar bromu (1. pielikuma 3.1., 3.2. rinda), mērāms vismaz reizi dienā vai divreiz dienā atkarībā no automātikas (30. p.);
• brīvais hlors: ne vairāk kā 1,0 mg/l (1. pielikuma 4. rinda);
• caurspīdība: „dzidrs” (2. pielikuma 1.1. rinda);
• amonijs: ne vairāk kā 0,5 mg/l, reizi mēnesī (2. pielikuma 1.2. rinda).

Ja balansu koriģējat ar pH, atrodaties reglamentētajā zonā: pH nedrīkst iziet ārpus 7,2–7,8 (hlors) vai 7,2–8,0 (broms). Sniegtajam piemēram tas nozīmē, ka visā atļautajā joslā ar hloru LSI mainās no −0,56 (pie pH 7,2) līdz +0,04 (pie pH 7,8). Šajā piemērā LSI nonāk līdzsvara joslā (−0,3 un augstāk) tikai pie pH no aptuveni 7,46, tātad tikai atļautās joslas augšējā daļā. Ja pH jau atrodas tuvu robežai 7,8, tālāk ar to koriģēt vairs nevar, un jāskatās uz kalciju vai sārmainību.

Kāpēc parasti maina kalcija cietību vai sārmainību, nevis pH

Tā ir vispārēja prakse, bet iemesli izriet no tiesiskā ietvara:

1. pH josla ir šaura un reglamentēta. Josla 7,2–7,8 dod tikai 0,6 pH vienības, ar kurām var mainīt LSI. Kalcija cietībai un sārmainībai noteikumu robežu nav.
2. pH ietekmē dezinfekciju. Augstākā pH mazinās spēcīgi dezinficējošās hlora formas daļa, tāpēc pH celšana LSI uzlabošanai vājina dezinfekciju.
3. pH ir nestabils. To ik dienu ietekmē dozēšana, apmeklētāji un CO2 izdalīšanās, bet sārmainība darbojas kā buferis, tāpēc zema sārmainība bieži ir iemesls, kāpēc pH „neturas”.

Praktiskā secība: vispirms sārmainība (stabilizē pH), tad kalcija cietība, un tikai tad pH, ja vēl vajag un ja reglamentētajā joslā ir vieta.

Balansa pazīmes objektā

Korozīvs ūdens iedarbojas klusi: vispirms sabirst šuvju pildījums pie noteces un ieplūdes vietām, dibens kļūst raupjš, nerūsējošā tērauda elementi traipojas, un analīzē kalcija cietība pieaug bez jebkādas dozēšanas, jo ūdens izšķīdina kalciju no konstrukcijas.

Nogulsnes veidojošs ūdens vispirms izmaksā dārgāk siltummaiņa un iekārtu dēļ. Nogulsnes uz siltummaiņa plāksnēm pasliktina siltuma pārnesi, un tai pašai temperatūrai vajag vairāk enerģijas. Aizaugusi zondes membrāna sāk rādīt neprecīzi, un tas ir redzams ikdienas paškontrolē. Pārsātināts ūdens var dot arī piena nokrāsas duļķainību, jo kalcija karbonāts izgulsnējas tilpumā, un tas ietekmē noteikumos prasīto caurspīdību „dzidrs”. Duļķainības cēloņu secība aprakstīta rakstā par duļķaino baseina ūdeni.

Kā sekot balansam

Tā kā balansa rādītājus noteikumi nereglamentē, to mērījumu biežumu tie nenosaka. Biežumu izvēlieties pēc tendencēm: sārmainība un kalcija cietība parasti mainās lēnāk nekā pH, izņemot gadījumus, kad bieži papildina lielu daudzumu svaiga ūdens. Viens LSI mērījums parāda tikai tās dienas stāvokli, bet kaitējumu rada tendence. Tāpēc līdztekus reglamentētajiem rādītājiem vērts reģistrēt pH, sārmainību, kalcija cietību, temperatūru un aprēķināto LSI, uzskatot tos par ekspluatācijas, nevis tiesiskajiem rādītājiem.

Skatiet arī: duļķains baseina ūdens; pH un hlora mērījumi; hlora devas aprēķins.

Tiesiskie avoti

• Ministru kabineta 2020. gada 28. jūlija noteikumi Nr. 470 „Higiēnas prasības baseina un pirts pakalpojumiem” (Latvijas Vēstnesis, 146, 31.07.2020), 30. punkts; 1. pielikums (3., 3.1., 3.2., 4. rinda); 2. pielikums (1.1., 1.2. rinda). Teksts: vestnesis.lv/op/2020/146.10.

Šis teksts nav juridiska vai ķīmiska konsultācija. Atbildība par prasību izpildi paliek pakalpojuma sniedzējam, un neskaidros jautājumos ieteicams vērsties Veselības inspekcijā vai pie jurista.