بالانس آب استخر

بالانس نمودن آب استخر به چه معناست و چه پارامترهایی در بالانس آب استخر نقش دارند؟ پارامترهای  فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آب استخر کدامند؟ TDS چیست و چه نقشی در شیمی آب ایفا می‌کند؟ pH آب استخر باید در چه محدوده‌ای حفظ شود؟ قلیائیت چه تفاوتی با pH دارد؟ سختی کلسیم چه تفاوتی با سختی کل دارد و باید در چه محدوده ای حفظ شود؟ شاخص حد اشباع بالانس آب استخر چیست و چه کاربردی دارد؟ چه زمانی آب استخر خاصیت خورندگی پیدا می‌کند و چه زمانی خاصیت رسوب‌گذاری دارد؟

در نوشته “تصفیه شیمیایی آب استخر” آموختیم که آب استخر اگرچه غیرقابل آشامیدن به حساب می‌آید اما به لحاظ خصوصیات و کیفیت باید بسیار نزدیک به آب آشامیدنی باشد. چراکه در تماس دائم با بدن شناگر است و حتی ممکن است به صورت سهوی توسط شناگر بلعیده شود. بنابراین، لازم است تا خواص و ویژگی‌های آب استخر همواره تحت کنترل و در محدوده مشخصی حفظ شود. در واقع، بواسطه خاصیت حلالیت آب بسیاری از مواد آلی و معدنی، قابلیت حل شدن در آب را دارند. به همین جهت آب، بسیار مستعد آلوده شدن و تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی و بیولوژیکی است و به همین جهت می‌تواند ناقل بسیاری از بیماری‌های قارچی، گوارشی، پوستی و غیره باشد. به منظور کنترل خواص و ویژگی‌های موثر آب استخر نیاز هست تا ابتدا آنها را بشناسیم و سپس آنها را تنظیم و کنترل نماییم. در این نوشته، به معرفی این پارامترها خواهیم پرداخت و توضیح می‌دهیم که چگونه می‌توان آب استخر را با استفاده از تنظیم این پارامترها، در وضعیت تعادل یا بالانس حفظ نمود. 

ویژگی‌های آب استخر

خواص آب بسته به ماهیت، به سه دسته خواص فیزیکی، خواص شیمیایی و خواص بیولوژیکی طبقه بندی می‌شود و به منظور حفظ سلامت و مطبوع بودن آب برای شناگر لازم است تا این خواص و پارامترها به نحوی کنترل و در محدوده مشخصی حفظ شود که در ادامه به بیان این خواص می‌پردازیم.

خواص فیزیکی

خواص فیزیکی که لازم است تا در آب استخر کنترل شود عبارتند از: جامدات معلق در آب، میزان شفافیت آب، دما و رنگ.

خواص شیمیایی

خواص شیمیایی که باید در آب استخر کنترل شود عبارتند از: جامدات محلول در آب، قلیائیت، PH، سختی آب و شاخص حد اشباع.

خواص بیولوژیکی

خواص بیولوژیکی آب که شامل حد مجاز وجود میکروارگانیسم‌های مضر و بیماری زا هستند و نیاز هست تا کنترل شوند عبارتند از: حد مجاز حضور باکتری‌ها، ویروس‌ها، تک یاخته‌ها، قارچ‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا در آب استخر که این موارد با روش‌های مختلف گندزدایی و ضدعفونی، کنترل شده و یا از بین می‌روند.

پارامترهای موثر بر خواص فیزیکی و شیمیایی آب آستخر

حال که پارامترهای موثر در کنترل خواص آب از حیث فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی ذکر شد، به توضیح هریک از این پارمترها و نقش آنها در بالانس (متعادل بودن) آب استخر خواهیم پرداخت.

ذرات جامد موجود در آب

ذرات جامد موجود در آب می‌توانند به دو صورت در آب استخر وجود داشته باشند.

¤ به صورت معلق در آب

این مواد جامد که شامل مواد غیرارگانیک نظیر خاک، شن، مواد معدنی، فلزات و گاها جلبک و غیره است، به صورت معلق در آب استخر وجود دارند و به آنها (Total Suspended Solids) TSS می‌گویند. در واقع TSS، آن دسته از جامدات موجود در آب هستند که می‌توان با عبور آنها از فیلتر تصفیه، آنها را از آب استخر جدا نمود. شایان ذکر است باقی ماندن این جامدات در آب استخر، شفافیت آب را تحت تاثیر قرار می‌دهند و باعث می‌شوند که آب استخر کدر شود.

¤ به صورت محلول در آب

این مواد جامد که شامل مواد محلول معدنی و نمک‌ها هستند، در آب استخر به شکل محلول وجود دارند و به آنها TDS (Total Dissolved Solids) می‌گویند. TDS در واقع، آن دسته از ذرات جامدی هستند که از فیلتر استخر بواسطه اندازه و ماهیت ذرات، قادر به جدا کردن آنها از آب استخر نیست. به بیان دیگر، با استفاده از فیلتر تصفیه استخر، نمی‌توان این ذرات را فیلتر نمود. این ذرات پارامترهایی نظیر رسانش الکتریکی، میزان شوری، قلیائیت و سختی آب را تحث تاثیر قرار می‌دهند و بنابراین هر چه مقدار آنها در آب کمتر باشند، بهتر است. این ذرات، عموما اندازه‌ای کوچکتر از 2 میکرون دارند.

¤ مقدار کل جامدات موجود در آب

مقدار کل جامدات موجود در آب برابر حاصل جمع ذرات معلق در آب و ذرات محلول در آب است که با TS (Total Solids) نشان داده می‌شوند. در واقع: 

TS=TSS+ TDS

pH

pH معیاری است که به کمک آن توان اسیدی و یا قلیائی آب در قالب یک عدد در محدوده صفر تا 14 بیان می‌شود که عدد 7 در آن معرف خنثی بودن سیال می‌باشد. توجه شود که PH معیار خورندگی و رسوب گذاری آب استخر نیست بلکه معیاری است از قدرت اسیدی و بازی یک محلول. کنترل PH در آب استخر، به سه دلیل عمده زیر ضروری است.
– محافظت از تجهیزات و جلوگیری از آسیب دیدن آنها
– ایجاد شرایط سلامت و آسایش آب برای شناگر
– حفظ کارایی مواد ضدعفونی کننده و گندزدا در آب استخر بویژه کلر (کلرین)

زمانیکه pH در قیاس با سایر پارامترهای مرتبط با بالانس آب خیلی بالاست، آب مستعد داشتن خواص رسوب گذاری بیشتری است و زمانیکه pH خیلی پایین است، آب مستعد این است که خواص خورندگی پیدا کند و بواسطه خاصیت خورندگی، به تجهیزات استخر و سطوح آسیب برساند. pH مایع درون چشم انسان، در حدود 7.4 می‌باشد. بنابراین، کیفیت مناسب آب از حیث pH در این محدوده  باعث تحریک و سوزش چشم‌ها نمی‌شود. در استانداردهای مختلف استخری نظیر استاندارد ISIRI.11203 محدوده قابل قبول آن، pH  7.2-7.8 ذکر شده است.

قلیائیت

قلیائیت (Alkalinity) معیاری است برای سنجش مقدار یونهای موجود در آب (نمک قلیا) که برای خنثی سازی یونهای هیدروژن در واکنش‌های شیمیایی شرکت دارند. یون‌های قلیایی در آب نوعی اینرسی ایجاد می‌کنند که در برابر تغییرات pH، مقاومت می‌کند. در واقع قلیائیت به عنوان یک ضربه‌گیر در برابر نوسانات pH عمل می‌نماید. از سوی دیگر، در صورتیکه قلیائیت از عدد 200ppm بیشتر شود، آب در برابر تغییر pH از خود مقاومت نشان می‌دهد و در واقع، در این محدوده از قلیائیت تنظیم pH آب دشوار می‌شود.
محدوده مجاز قلیائیت آب در بازه 120-80 میلی‌گرم در لیتر ppm (80 -120) می‌باشد.
نکته حائز اهمیت اینکه هنگامیکه از گندزداهای با خاصیت اسیدی نظیر گاز کلر، تریکلر یا سایر موارد استفاده می‌نماییم، بهتر است آب را در محدوده بالاتری از قلیائیت تنظیم نماییم. چراکه در این شرایط، قلیائیت بالاتر مانع از تغییرات ناگهانی pH بواسطه افزودن این مواد به آب استخر می‌گردد. 

سختی آب

سختی آب (Total Hardness) معرف وجود املاح خاصی نظیر یون‌های کلسیم و منیزیم است که موجب تشکیل رسوباتی نظیر بی‌کربنات کلسیم، بی‌کربنات منیزیم، سولفات کلسیم و بسیاری موارد دیگر می‌شوند.

البته پارامتری که در شیمی آب بسیار اثرگذار است، سختی کلسیم (Calcium Hardness) می‌باشد. سختی کلسیم، معرف مقدار یون‌های کلسیم موجود در آب می‌باشد. در مقایسه با سایر پارامترهای موثر در بالانس آب، اگر سختی کلسیم زیاد باشد، آب مستعد رسوب گذاری می‌شود که این اتفاق بویژه بر روی هیتر استخر و همچنین سطح کاسه بوقوع می‌پیوندد. همچنین اگر سختی کلسیم خیلی کم باشد، باعث آسیب دیدن پوسته بتونی، کاشی و همچنین فرسایش المان‌های گرمایش و سیکل تصفیه می‌شود.
نکته جالب در خصوص رفتار کلسیم این است که بر خلاف سایر مواد شیمیایی هر چه دمای حلال (آب) بالاتر رود، میزان انحلال آن کمتر می‌شود.
برهمین اساس، میزان سختی کلسیم مطلوب آب استخر در حدود (250-180) ppm و برای جکوزی که دمای آب در آن بالاتر از استخر است، در محدوده (200-150) ppm در نظر گرفته می‌شود.
در صورتیکه استخر در منطقه‌ای قرار داشته باشد که سختی آب منطقه در آن بسیار کم باشد، باید با اضافه کردن موادی نظیر سولفات کلسیم یا کلرید کلسیم سختی آب را افزایش داد. همچنین باید از مواد گندزدای پایه کلسیم نیز استفاده نمود.
حال اگر سختی آب پرکن استخر در منطقه‌ای زیاد باشد، نیاز هست تا قبل از تنظیم پارامترهای بالانس آب نظیر pH و انتخاب نوع گندزدای مورد استفاده در استخر، با متخصصانی در حوزه شیمی آب مشاوره نمود تا از بروز مشکلات مرتبط با سختی بالای آب اجتناب شود.

دما

یکی از پارامترهای اساسی در ایجاد شرایط آسایش برای شناگر پارامتر دما می‌باشد. در کنار آسایش و راحتی شناگر حین استفاده از استخر، دما فاکتوری مهم در فرآیند بالانس کردن آب استخر می‌باشد. بطوریکه هرچه دمای آب بالاتر باشد، احتمال رخ دادن رسوب گذاری روی سطوح استخر بالاتر است. چراکه همچنانکه در بخش قبل نیز اشاره شد، انحلال پذیری کلسیم با افزایش دما کاهش می‌یابد. در نقطه مقابل هرچه دمای آب کمتر باشد، آب توان جذب کلسیم بیشتری خواهد داشت. بتون، پوشش‌های استخری از نوع کاشی یا سنگ تزئینی ممکن است بواسطه دمای پایین آب، تحت حکاری (Etching) قرار گیرند. البته دما، تنها فاکتور موثر در بوجود آمدن این پدیده نیست و همچنانکه در ادامه توضیح داده می‌شود، فاکتورهای دیگری نیز در این فرآیند نقش دارند.

کدری

کدری ویژگی از آب است که توان آب را در عبور، جذب و یا پراکندگی نور بیان می‌کند. کدری یا عدم شفافیت آب بواسطه حضور ذرات معلق و کلوئیدی در آب بوجود می‌آید. عوامل مختلفی می‌تواند سبب بوجود آمدن کدری در آب استخر شود و راههای مختلفی برای رفع آن وجود دارد که رایج‌ترین راه برای کاهش کدری، فیلتراسیون درست و بکواش به موقع سیستم به موازات استفاده از مواد منعقد کننده است. اضافه نمودن مواد منعقدکننده به آب استخر قبل از فیلتراسیون آب، سبب می‌شود تا مواد معلق در آب منعقد شده و به اجزای بزرگتری تبدیل شوند که به راحتی توسط فیلتر جذب می‌گردد.
کدر شدن خاصیت نامطلوب و خطرناکی برای آب به حساب می‌آید. چراکه اولا سبب ایجاد سطوحی مناسب برای ایجاد و رشد میکروارگانیسم‌ها و بوجود آمدن مانعی برای برخورد مناسب مواد گندزدا و ضدعفونی‌کننده با میکروارگانیسم‌ها می‌شود. ثانیا کدر بودن آب سلامت شناگران بویژه کودکان را به در معرض خطر قرار می‌دهد و از طرفی فعالیت غریق نجات‌ها را نیز با اخلال مواجه می‌کند. حداکثر میزان کدر بودن آب استخر، 0.5NTU است که NTU واحد سنجش تیرگی سیالات می‌باشد که در مطلبی مجزا به نحوه اندازه‌گیری کدری استخر خواهیم پرداخت.

بالانس آب

به منظور کمی‌سازی بالانس بودن یا نبودن آب از جداول یا شاخص‌های مختلفی استفاده می‌شود که رایج ترین آنها، شاخص حد اشباع می‌باشد.

شاخص حد اشباع 

شاخص حد اشباع (Saturation Index) SI، معیاری است که به کمک آن توان خورندگی یا رسوب گذاری آب در قالب یک عدد بیان می‌شود. در واقع بر مبنای این عدد و مقایسه آن با اعداد و جداول از پیش تعیین‌شده می‌توان به این جمع‌بندی رسید که آب استخر از حیث خوردندگی و رسوب گذاری در چه وضعیتی قرار دارد و آیا در وضعیت بالانس (تعادل) که بهترین وضعیت عملکردی است قرار دارد یا خیر؟
شاخص حد اشباع در واقع، ترکیبی از پارامترهایی است که در بخش پیشین، به تفصیل مورد بررسی قرار گرفت که این پارامترها عبارتند از:
1- pH
2- قلیائیت (Total Alkalinity)
3- سختی کلسیم (Calcium Hardness)
4- دما (Temperature)
5- ذرات جامد محلول در آب (TDS)

محاسبه شاخص حد اشباع

شاخص حد اشباع از طریق فرمول زیر محاسبه می‌شود که پارمترهای این فرمول از جدولی که در ادامه آورده شده حاصل می‌گردد.

SI=pH+TF+AF+CF-TDSF

TF: فاکتور درجه حرارت
AF: فاکتور قلیائیت
CF: فاکتور سختی کلسیم
TDSF: فاکتور TDS (در صورتیکه TDS آب کمتر از 1000ppm باشد، عدد ثابت 12.1 و در صورتیکه TDS بیش از 1000ppm باشد، عدد ثابت 12.2 در فرمول جایگزین می‌شود.)
با توجه به اینکه به طور کلی سعی داریم تا TDS را در محدوده پایین‌تر از 1000ppm حفظ نماییم، عموما ثابت 12.1 در فرمول جایگذاری می‌گردد و فرمول به شکل زیر در می آید که فرمولی است که در اکثر مراجع استخری نیز ذکر گردیده است. 

SI= pH+TF+AF+CF-12.1

حال با در دست داشتن پارامترهای اندازه گیری شده در استخر یعنی دما، میزان قلیائیت، سختی کلسیم و بدست آوردن فاکتور مربوط به هر کمیت از جدول زیر و جایگذاری در فرمول بالا به یک عدد می‌رسیم که این عدد شاخص حد اشباع SI یا معیاری از بالانس بودن آب استخر می‌باشد.

طبیعتا بهترین شاخص حد اشباع صفر با رواداری 0.5 ± می‌باشد.
در شرایطی که شاخص حد اشباع عددی مثبت باشد، بویژه بزرگتر از 0.5، آب استخر مستعد رسوب‌ گذاری یک لایه مقاوم بر روی لوله‌ها، شیرها، پمپ‌ها می‌باشد.
از طرف دیگر، در شرایطی که شاخص حد اشباع عددی منفی باشد، بویژه کمتر از 0.5-، آب استخر خاصیت خورندگی پیدا می‌کند و موجب آسیب به تجهیزات و پوسته کاسه استخر می‌شود.

تهیه توسط تیم مهندسی پولونی