Równowaga wody basenowej i wskaźnik Langeliera (LSI)

Co oznacza równowaga wody i co mówią przepisy

Równowaga wody basenowej określa, czy woda ma skłonność do rozpuszczania węglanu wapnia (wtedy agresywnie oddziałuje na fugi, beton i metale), czy do jego wytrącania (wtedy powstaje kamień na posadzce, wymiennikach i czujnikach). Ocenia to wskaźnik nasycenia Langeliera (LSI).

Najpierw strona prawna. Rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach (tekst jednolity: Dz.U. 2022 poz. 1230) nie zawiera limitów zasadowości, twardości wapniowej ani wskaźnika LSI. Reguluje tylko pH oraz redox zależny od pH (zał. 2 A), a poza tym mętność i inne wskaźniki z załącznika 2 B. Zasadowość i twardość mają więc znaczenie dla kontroli tylko pośrednio, przez parametry regulowane.

Redox oznacza się względem elektrody Ag/AgCl w 3,5 M KCl. Pomiary pH i redox rejestruje się nie rzadziej niż co 4 godziny (§ 3 ust. 1 pkt 2 lit. a). Wszystko, co dotyczy zasadowości, twardości i LSI, to parametry eksploatacyjne, a nie prawne, i nie ma dla nich ustawowej częstotliwości pomiarów.

Jak się oblicza LSI

Poniższy wzór to powszechnie stosowana uproszczona postać wskaźnika. Wskaźnik wprowadził W. F. Langelier (J. AWWA 28(10), 1936). Dokładniejsze metody laboratoryjne, na przykład Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 2330 B, uwzględniają poprawki na siłę jonową, więc wyniki mogą się nieco różnić.

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

Twardość wapniowa i zasadowość podaje się w mg/l CaCO3. Jeśli laboratorium podaje jony wapnia (Ca2+), pomnóż je przez 2,497. Na przykład 60 mg/l Ca2+ to około 150 mg/l jako CaCO3.

Przykład 1: woda lekko agresywna

Temperatura 28 °C, pH 7,4, zasadowość ogólna 100 mg/l, twardość wapniowa 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

Przykład 2: woda wytrącająca kamień

Temperatura 29 °C, pH 7,6, zasadowość 140 mg/l, twardość wapniowa 380 mg/l, TDS 2200 mg/l. A = 0,234, B = 2,012, C = 2,180, D = 2,146, pHs = 7,221, LSI = 7,6 − 7,221 = +0,38.

Jak czytać wynik

Granica ±0,3 pochodzi z praktyki basenowej, nie z przepisów. LSI jest wskaźnikiem obliczeniowym, a błąd każdej wprowadzonej wielkości przenosi się na wynik. Zasadowość 100 zamiast 110 mg/l zmienia LSI o około 0,04, a błąd pH o 0,1 zmienia go dokładnie o 0,1. Wyniki −0,28 i −0,32 to więc praktycznie ten sam stan.

Co zmienia się po korekcie

Dla przykładu 1, zmieniając po jednym parametrze:

Aby LSI wyniósł zero, trzeba by zmienić jeden z parametrów do wartości: pH 7,76, twardość wapniowa około 340 mg/l albo zasadowość około 227 mg/l. To kierunki, a nie przepis, bo w rzeczywistym basenie parametry wpływają na siebie nawzajem.

Dlaczego pH nie wystarcza do wyrównania LSI

W Polsce zakres pH dla wody słodkiej kończy się na 7,6. Dla przykładu 1 nawet maksymalne dopuszczalne pH 7,6 daje LSI −0,16, więc woda nadal pozostaje poniżej zera. Aby osiągnąć 0 przy pH 7,6, trzeba podnieść twardość wapniową do około 214 mg/l albo zasadowość do około 143 mg/l. Zakres pH jest więc zbyt wąski, żeby korygować LSI samą zmianą pH.

Jest też druga przyczyna. Podnoszenie pH osłabia dezynfekcję: udział kwasu podchlorawego, czyli aktywnej postaci chloru wolnego, maleje z około 78% przy pH 7,0 do około 52% przy pH 7,5, 47% przy 7,6 i 36% przy 7,8 (w 25 °C). Do tego wymagany redox zależy od pH: przejście z pH 7,3 do 7,4 podnosi minimum z 750 do 770 mV dla wody słodkiej. Kto podnosi pH tylko dla LSI, może więc wypaść z wymagań redox.

Praktyczna kolejność korekty: najpierw zasadowość (stabilizuje pH), potem twardość wapniowa, a pH na końcu i tylko jeśli zostaje miejsce w dopuszczalnym zakresie. Zasadowość działa jak bufor, więc niska zasadowość jest częstą przyczyną, dla której pH „nie trzyma”.

Ograniczenia wzoru

LSI mówi wyłącznie o równowadze węglanu wapnia. Nie przewiduje jakości mikrobiologicznej, skuteczności dezynfekcji, mętności ani korozji żelaza lub miedzi. Wzór nie uwzględnia w pełni:

• kwasu izocyjanurowego, który przyczynia się do zasadowości; przybliżona reguła mówi, że zasadowość węglanowa to zasadowość ogólna minus około jedna trzecia stężenia kwasu izocyjanurowego (limit prawny dla stabilizatora wynosi 100 mg/l, zał. 2 B). Przy 40 mg/l tego kwasu przykład 1 daje LSI około −0,42 zamiast −0,36,
• boranów,
• soli i CO2 w basenach solankowych, dla których wynik jest tylko przybliżeniem.

Woda zrównoważona może być mikrobiologicznie nieprawidłowa, a woda poza równowagą może spełniać wszystkie wymagania z załączników 1 i 2.

Jak i kiedy sprawdzać

Zasadowość i twardość wapniowa zmieniają się wolniej niż pH, chyba że często dolewa się duże ilości świeżej wody lub dozuje się chlor w postaci podchlorynu wapnia (podnosi twardość). Jeden pomiar pokazuje stan z jednego dnia, a szkody wyrządza trend. Dlatego razem z pH, redox i chlorem wolnym warto zapisywać zasadowość, twardość wapniową, temperaturę i obliczone LSI, ale jako zapisy eksploatacyjne. Objawy korozji (ubytki fug, szorstkie dno, przebarwienia stali) i osadu (kamień na wymiennikach, osad na zgarniaczach, niedokładne wskazania sond) zwykle pokazują się wcześniej niż liczbowa zmiana wskaźnika.

Źródła prawne

• Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 9 listopada 2015 r. w sprawie wymagań, jakim powinna odpowiadać woda na pływalniach, tekst jednolity ogłoszony obwieszczeniem Ministra Zdrowia z dnia 10 maja 2022 r., Dz.U. 2022 poz. 1230 (§ 3 ust. 1 pkt 2 lit. a; zał. 2 A i B).

Ten tekst nie jest poradą prawną ani chemiczną. Opisuje przepisy według stanu na 31 października 2026 r.; wzory i przykłady mają charakter orientacyjny, a odpowiedzialność za spełnienie wymagań ponosi zarządzający pływalnią.