HAVUZ SUYU KİMYASI KİMYA Y. MÜH. ERDİNÇ İKİZOĞLU E.Ü. MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ E.ÖĞR. GÖR.
SAF SU bir oksijen molekülü ve iki hidrojen molekülü içerir. Saf su, RENKSİZDİR KOKUSUZDUR TATSIZDIR O H
Su, EVRENSEL ÇÖZÜCÜ dür ve bilinen her maddeyi kendi içinde belirli bir dereceye kadar çözer. Su, çözünmüş katı maddeler, gazlar ve askıdaki katı maddeler gibi çeşitli tipteki maddeleri içermektedir. Su molekülü H+ ve OH- iyonları şeklinde bulunur. Kw = [H+][OH-] 10-14
DOĞADA SUYUN ÇEVRİMİ Bulutlar Toz Yere inme Endüstriyel Gazlar Yağmur, Kar Endüstriyel Gazlar Atmosfer Gazları Buharlaşma Jeolojik oluşumlar Kireçtaşı, granit Yüzey suyu Yeraltı suyu
SU KAYNAKLARI YÜZEY SULARI YERALTI SULARI DİĞER SU KAYNAKLARI - Çözünmüş Malzemeler - Partiküller - Organik Maddeler - Arazi ve Jeolojik oluşumların Etkileri YERALTI SULARI - Yüksek Mineral Seviyesi - Düşük Askıda Katı Madde Düzeyi - Jeolojik Oluşumların Etkileri DİĞER SU KAYNAKLARI - Doğada Tekrar Çevrilen Su - Deniz Suyu
ATMOSFER GAZLARI Atmosfer çeşitli gazların karışımıdır,; temel bileşenleri ise, şunlardır: - AZOT 78 % - OKSİJEN 21 % - ARGON 0,9 % - KARBONDİOKSİT 0,033 % OKSİJEN :Suyun deniz seviyesinde ve 1 atm. basınç altında, oksijene doygunluk derişimleri 0C de 14.6 mg/L, 25C 'de 8.4 mg/L'dir. KARBON DİOKSİT : Çözünürlüğü 1700 mg/l ‘ye dek çıkar. Suda: CO2 + H2O H+ + HCO3 Karbondioksit suda çözüldüğünde ZAYIF ASİT ÇÖZELTİSİ meydana gelir. Bu çözeltiye genellikle Karbonik Asit Çözeltisi denir.
ENDÜSTRİYEL GAZLAR Fosil yakıtların yanması ile ve endüstriyel prosesler sonucu meydana gelen fosil yakıtlar aşağıdakileri içermektedir : - SÜLFÜR DİOKSİT/TRİOKSİT - AZOT OKSİTLER - HİDROJEN SÜLFÜR - AMONYAK SÜLFÜR DİOKSİT/TRİOKSİT: SO2 + H2O H2SO3 Sülfüroz Asit SO3 + H2O H2SO4 Sulfürik Asit AZOT OKSİTLER : NO Azot Monoksit NO2 Azot Dioksit N2O4 Diazot Tetraoksit HİDROJEN SÜLFÜR : H2S + H2O H+ + HS Bisülfür AMONYAK : NH3 + H2O OH + NH4+ Amonyum
ÇÖZÜNMÜŞ KATILAR Bilinen tüm maddeler, suda belirli oranlarda çözünür. Kalsiyum ve magnezyum tuzları, yaygın olarak, SERTLİK TUZLARI olarak bilinmektedir. Doğal sularda, suyun kalsiyum konsantrasyonu, magnezyum konsantrasyonundan büyüktür. Deniz suyu için tersi geçerlidir. Başlıca kalsiyum ve magnezyum tuzları: Bikarbonatlar Ca(HCO3) Mg(HCO3) Karbonatlar CaCO3 MgCO3 Klorürler CaCl2 MgCl2 Sülfatlar CaSO4 MgSO4 Silikatlar CaSiO3 MgSiO3
Suyun Temel Bileşenleri Askıda Katı Maddeler kum yosun,bakteriler kolloid partiküller Çözünmüş Gazlar Oksijen Karbondioksit Nitrojen, vs. Çözünmüş Organik Bileşikler Çeşitli Asitler Klorofil vs. Çözünmüş İnorganik (Katyon) Kalsiyum, magnezyum Sodyum, potasyum Demir, bakır, çinko vs. Çözünmüş İnorganik (Anyon) Klorür Karbonat, Bikarbonat Sülfit Nitrit Nitrat fosfor bazlı bileşikler vs.
Toplam Çözünmüş Katı Madde Havuz suyundaki toplam çözünmüş madde: Mineraller ve kimyasallar Dezenfektanlar ve yan ürünleri Yüzücülerin taşıdıkları (ter, idrar, saç sprayi, losyon, vb) Buharlaşma ile konsantre olur Önerilen maximum kons. 2,500 mg/L
İLETKENLİK Suların elektriksel iletkenliği, iyonların sudaki toplam derişimine ve sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklık artışı ile suların elektriksel iletkenlikleri de artar. Sudaki iyonların derişimi arttıkça elektriksel iletkenlik de artar, dolayısıyla elektriksel iletkenlik ölçümleri sudaki toplam iyon derişimi hakkında iyi bir göstergedir. Temel iletkenlik birimi : mS/cm (microsiemens/cm). İletkenlik seviyesi sıcaklıktan etkilendiği için, ölçüsü 25°C sıcaklıkta belirtilir. Sudaki toplam çözünmüş madde miktarı (TDS), iletkenlik değeri ile yaklaşık olarak belirlenir.
Doğal haldeki yüzey sularının elektriksel iletkenliği 50 - 1500 S/cm arasında değişir. Yeraltı sularının elektriksel iletkenliği yüzey sularına oranla daha geniş aralıkta değişir. Yeraltı sularının iletkenliği bazı bölgelerde deniz suyunun yaklaşık iletkenliği olan 50000 S/cm’ ye ulaşabilmektedir. Sanayideki kirliliğin yüksek olduğu dere ve akarsularda 4500-5000 S/cm civarlarında okunabilmekte buna bağlı olarak da tuzluluk ve diğer kimyasal parametrelerde artış göstermektedir.
Toplam çözünmüş katı madde (TDS) ile arasındaki bağıntı; TDS = İletkenlik x 0,5 (Saf sularda) TDS = İletkenlik x 0,68 (İletkenlik <1000 µS/cm) TDS = İletkenlik x 0,75 (1000<İletkenlik<4000) TDS = İletkenlik x 0,82 (4000<İletkenlik<10000)
Bulanıklık (TSS) Suyun içerdiği çözünmemiş organik ve inorganik katı asıltılar suya bulanıklık verir. Çökeltme ve süzme işlemleri ile giderilir. Kum, çakıl, aktif karbon filtreleri veya membranla filtrasyon Kolloidal madde; katı asıltılar NTU (Nephelometric Turbidity Units)
TOPLAM SERTLİK Sudaki sertliğe Kalsiyum ve Magnezyum tuzları neden olmaktadır. Suyun sertliği suyun kaynağına bağlı olarak büyük miktarda değişebilmektedir. Sertlik, genellikle, mg/l CaCO3 (ppm CaCO3) olarak ifade edilmektedir. Sertlik bazen, Fransız derecesi ile de gösterilebilir: 1 Fransız derecesi 10 ppm CaCO3 ‘e eşittir.
KALSİYUM VE MAGNEZYUM SERTLİĞİ KALSİYUM SERTLİĞİ Suyun kalsiyum sertliğine suda yer alan kalsiyum tuzları neden olmaktadır. Genellikle ppm CaCO3 olarak ifade edilir. MAGNEZYUM SERTLİĞİ Suyun magnezyum sertliğine suda yer alan magnezyum tuzları neden olmaktadır. Magnezyum sertliği, toplam sertlik ile kalsiyum sertliğinin farkına eşittir. Genellikle ppm CaCO3 olarak ifade edilir.
Kalsiyum Sertliği Toplam sertlik sudaki kalsiyum ve magnesyum iyonlarının konsantrasyonudur. Havuzlarda yalnız kalsiyum sertliği önemlidir. Havuzlarda 200 – 400 ppm CaCO3 kalsiyum sertliği idealdir.
Kalsiyum Sertliği ile İlgili Havuz Problemleri Minimum Ideal Maximum 150ppm 200 to 400ppm 1000ppm Kireç Yapıcı Tıkanmış filtreler Tıkanmış ısı değiştiriciler Azalan sirkülasyon Bulanık Su Aşındırıcı Derz aralarının aşınması Metal yüzeylerde aşınma Yüksek Kalsiyum Sertliği Düşük Kalsiyum Sertliği
ALKALİNİTE Alkalinite, asitliğe karşı suyun tamponlama gücüdür. P- ALKALİNİTE(Partial/Kısmi) Kısmi alkalinite (fenolftalein, pH 8.3), aşağıdaki denkleme bağlı olarak, toplam hidroksitlerin ve yarı-karbonatların konsantrasyonunu göstermektedir: P (as ppm CaCO3) = OH + 1/2 CO3 2 hidroksil karbonat M-ALKALİNİTE Toplam Alkalinite (metiloranj, pH 4.3) toplam hidroksitlerin, toplam karbonatların ve toplam bikarbonatların, aşağıdaki denklemde olduğu gibi sudaki konsantrasyonlarını göstermektedir M (ppm CaCO3) = OH + CO32 + HCO3 hidroksil karbonat bikarbonat
ALKALİNİTE Suyun tamponlanma kapasitesinin miktarsal ölçümüdür. pH'nin değişmeye gösterdiği direncin derecesidir. Suyun içindeki tüm alkali maddelerin tip ve toplam miktarını ifade eder. Düşük alkalinitede pH sürekli değişir ve su korozifdir. Yüksek alkalinitede pH değişmeye direnç gösterir ve su taş yapıcıdır. Alkalinitede önerilen aralık 80-120 PPM (caco3)dir.
Toplam Alkalinite Havuz suyu kimyasında çok önemli Toplam Alkalinite üç şekilde bulunur: Bicarbonate Carbonate Hydroxide 5.0 7.0 8.0 8.2 9.0 10.0 pH
Toplam Alkalinite İle İlgili Havuz Problemleri Ideal 80 – 100 ppm yüksek pH dezenfektanlar 100 – 120 ppm düşük pH dezenfektanlar Minimum Maximum Yüksek Toplam Alkalinite 60 ppm 180 ppm pH Kilitli Bulanık su Havuz yüzeylerinde pürüz Tıkanmış Filtreler Tıkanmış ısı değiştiriciler Azalmış sirkülasyon pH Değişken Derz aralarında aşınma Yüzeylerde parlama Isı değiştirici arızaları Düşük Toplam Alkalinity
Alkalinite ve Sertlik sertlik alkalinite Toplam titre edilebilir bazlar Toplam divalent tuzlar HCO3- bikarbonat CO3-- karbonat kalsiyum magnesyum Ca++ Mg++ Alkalinity is a measure of the bases that can be neutralized by acid. Most alkalinity in water used for aquaculture is a result of bicarbonates ( HCO3- ) and carbonates ( CO3-- ). Hardness is a measure of the divalent salts and is normally found in waters used for aquaculture as calcium ( Ca++ ) and magnesium ( Mg++ ). Alkalinity and hardness are normally the same concentration in waters used for aquaculture because calcium and magnesium combine with the bicarbonates and carbonates. However, some waters can have a high alkalinity and low hardness or low alkalinity and high hardness. Total alkalinity and hardness above 25 mg/l is considered adequate for aquaculture of fishes. Crustaceans require about 40 mg/l total hardness for best growth. Calcium bicarbonate Calcium carbonate CaCO3 Magnesium bicarbonate Mg( HCO3 )2 Magnesium carbonate MgCO3 Ca( HCO3 )2
KONSANTRASYON BİRİMLERİ Normal olarak sertlik ve alkalinite mg/l CaCO3 birimi ile ifade edilmektedir. Bu sayede herhangi bir numunenin içindeki çeşitli iyonların konsantrasyonları hesaplanmaktadır: Toplam sertlik 150 mg/l CaCO3 Kalsiyum sertliği 100 mg/l CaCO3 Magnezyum sertliği 50 mg/l CaCO3 M - Alkalinite 80 mg/l CaCO3 Klorür 40 mg/l Cl .. Toplam ve kalsiyum sertlikleri titrasyon yoluyla elde edilmektedir, dolayısıyla, magnezyum sertliği bunların farklarının hesaplanması ile bulunur: Toplam Sertlik 150 ppm CaCO3 Kalsiyum Sertliği 100 ppm CaCO3 Magnezyum sertliği 50 ppm CaCO3 olarak hesaplanır.
Çözünmüş İyonlar Anyonlar Katyonlar Alkalinite Sertlik CO3-2 ve HCO3- (70-75% ) SO4-2 ve Cl- de önemlidir. Katyonlar Ca+2 (60%) Mg+2 (15-20%) Na+ (15-20%) K+ (5-10%) Alkalinite [CO3-2] + [HCO3-] Asid tamponlama kapasitesi Sertlik [Ca+2] + [Mg+2] Köpük oluşmaz
pH pH = -log [H+] pH = 4 ise [H+] = 10-4 pH = 7 ise [H+] = 10-7
pH: pH değeri bir suyun nötr, asit ya da baz oluşunu belirleyen faktördür. H2O>(H+) + (OH-) pH değeri sulu bir çözeltideki hidrojen iyonu konsantrasyonu olup 1-14 arası bir skala ile ifade edilir. Burada pH 0 çok asit, 7.0 nötr ve 14'de kuvvetli baz özelliklerine karşılık gelmektedir. Havuz suyunun pH değeri, çöktürme ve filtrasyon, dezenfeksiyon, korozyon etkisi ve yüzenlerin rahatlığı açısından çok önemlidir.
pH Bağımlı Havuz Problemleri Aşındırıcı Derz aralarının aşınması Metal yüzeylerde aşınma Diğer Sorunlar Klor kaybı Göz/Cilt tahrişi Kireç Yapıcı Tıkanmış filtreler Tıkanmış ısı değiştiriciler Azalan sirkülasyon Bulanık Su Diğer Sorunlar Klor etkisizleşir Göz/Cilt tahrişi Düşük pH Yüksek pH
Sıcaklık Su ortamındaki fiziksel, biyolojik ve kimyasal süreçler sıcaklığın etkisi altındadır. Örneğin, su sıcaklığının yükselmesi oksijenin suda çözünürlüğünü azaltırken balıkların oksijen gereksinimini yükseltir. Yüksek sıcaklık birçok kimyasal bileşiğin çözünürlüğünü arttırarak kirleticilerin sudaki canlı yaşamı üzerindeki etkilerini çoğaltır.
Sıcaklık Sularda yapılan sıcaklık ölçümleri su kimyası ile ilgili bazı hesaplamalarda kullanılır. Yüzey sularının sıcaklığı, coğrafi konum, yükseklik, mevsim, günün değişik saatleri, akarsu debisi, derinlik ve kirletici kaynaklardan karışan atık özelliklerine bağlı olarak değişir. Yeraltı sularının sıcaklıkları genellikle yüzey sularına göre daha düşüktür. Suların sıcaklığı, kapsamı geniş olan bir parametredir ve standart sıcaklık önermek güçtür.
Su Sıcaklığı Yüzücünün rahat yüzmesi için önemlidir. Klorun etkinliğini değiştirir: Yüksek sıcaklıklarda klor etkinliği azalır Yüksek sıcaklıklarda bakteri üreme hızı artar Yüksek sıcaklık bulanıklık yapar
Denge Sayısı (SI) Beş Denge Faktörü pH Toplam Alkalinite Kalsiyum Sertliği Sıcaklık Toplam Çözünmüş Katı Madde
SI=pH +Tf +Cf +Af -TDSf -0.3 and +0.3 arası su dengededir. -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 +0.1 +0.2 +0.3 +0.4 +0.5 Korozyon Dengede Su Kireçlenme
Langelier Saturation Index Temper. C0 F0 T.F Calc.Hard ppm C.F TAC A.F TDS TDSF 32 0.0 5 0.3 0.7 12.0 3 37 0.1 25 1.0 1.4 - 8 46 0.2 50 1.3 1.7 1000 12.1 12 53 75 1.5 1.9 16 60 0.4 100 1.6 2.0 2000 12.2 19 66 0.5 150 1.8 125 2.1 24 76 0.6 200 2.2 3000 12.25 29 84 250 2.3 34 94 0.8 300 2.5 4000 12.3 41 105 0.9 400 2.6 5000 12.35 128 600 2.35 800 2.9
Dengede Havuz Mutlu Havuzdur!
Azot Bileşikleri (Amonyak, Nitrit, Nitrat) Azot, canlıların yapısında bulunan temel elementlerden biridir. Bu nedenle azot, canlı besin maddelerinin de vazgeçilmez bir bileşenidir.
Azot Bileşikleri (Amonyak, Nitrit, Nitrat) Yüzey ve yeraltı sularına karışan azot bileşikleri doğal veya insan kökenli olabilir. Doğal azot yükleri su ortamlarında bulunan mikroorganizmalardan, yağışlardan ve yüzeyaltından sulara karışan azot bileşiklerinden oluşur.
Azot Bileşikleri N2 = moleküler azot, NH4+, NH3, NH4OH = amonyak azotu NO2- = nitrit iyonu NO3- = nitrat iyonu Organik azot: proteinler, amino asidler, ure
Çözünmeyen Amonyak Azotunun Toplam Amonyum Azotuna Oranı:
Nitrit (NO2-) Nitrit sularda düşük miktarlarda bulunan bir azot bileşiğidir. Nitrit iyonu sularda oldukça yaygın olarak görülür, fakat nitrata oranla oldukça düşük miktarda bulunur.
Nitrit (NO2-) Bozunan bitkisel ve hayvansal atıklar, evsel ve endüstriyel atık sular, tarımda kullanılan gübreler, katı atıkların yakılması, yüzey ve yer altı sularına nitrit sağlayan başlıca kaynaklardır. Nitrit, insan ve hayvanlar için nitrattan daha fazla zehirleyicidir.
Nitrat (NO3-) Nitrat sularda bulunan bağlı azot bileşiklerinin en önemlisidir. Yüzey sularında en kararlı azot bileşiği olan nitrat iyonunun yüksek çözünürlüğü, azot bileşiklerinin tamamen oksitlenmiş olmasının sonucudur. Yüzey ve yeraltı sularındaki nitrat çoğunlukla organik veya insan kaynaklıdır.
Nitrat (NO3-) Bozunan bitkisel ve hayvansal atıklar, endüstriyel atıksular (azotlu gübre, nitrit asit v.b. endüstriler), tarımda kullanılan gübreler, atmosferik azotun yağışlarla yıkanması, atıksu arıtma tesislerinin çıkış suları yüzey ve yeraltı sularındaki nitratı sağlayan başlıca kaynaklardır
TER İDRAR Azotlu Bileşikler (mg/l) % (mg/l) % Ure 680 68 10 240 84 Amonyak 180 18 560 5 Amino asidler 45 5 280 2 Kreatinin 7 1 640 5 Diğer 80 8 500 4 Toplam N 992 100 12 220 100
Fosfat (PO43-) Sularda fosfor çeşitli fosfat türleri şeklinde bulunur. Fosfor, mağmatik kayaçlarda oldukça yaygın olarak bulunan bir elementtir. Sedimentler içinde de oldukça yaygın olarak bulunmasına rağmen, doğal sulardaki derişimi 1 mg/L’nin çok altındadır.
Fosfat (PO43-) Analitik Formları: Fosfat iyonu Ortofosfat Toplam çözünür fosfor Toplam fosfor Organik P = Toplam P – Orto P
Fosfat (PO43-) Fosfatlar sentetik gübrelerde, temizliği kolaylaştırıcı madde olarak deterjanlarda, kabuklanma ve korozyonu önleyici olarak arıtılmış içme ve kullanma sularında kullanılır.
Fosfat (PO43-) Yüzey ve yer altı sularındaki fosfat, kayaçlardan ve topraktan, bozunan bitkisel ve hayvansal atıklardan, evsel ve endüstriyel atıklardan, arıtma tesisi atıksularından, katı atık deponi alanlarından, tarımda kullanılan gübrelerden, sulamadan dönen atık sulardan, kaynaklanır.
Sülfat (SO42-) Doğal sulardaki sülfatın başlıca kaynakları; magmatik kayaçlar deri, selüloz, tekstil, sülfirik asit, metalürji endüstrisi atıksuları, asit yağmuru ve kükürt içeren maden sahalarının drenaj suları da yüzey ve yeraltı sularındaki sülfat miktarını arttıran kaynaklardır. Yerleşim bölgelerinde evsel atıksuların yüzeysel sulara boşaltılması veya çeşitli yollarla yeraltı suyuna sızması, bu sulardaki sülfat derişimini yükseltir. Yüzey sularında sülfat derişimi birkaç mg/L ile binlerce mg/L arasında değişebilir.
Ağır Metaller Doğal sularda başlıca iyonlar (Ca2, Mg2+, Na, HCO3-, SO42-, Cl-) olup suyun içerdiği çözünmüş maddelerin % 90’ını oluştururlar. Doğal sular, bu ana iyonlar dışında eser düzeyde Ağır metaller içerir.
Ağır Metaller Demir dışındaki diğer ağır metaller sularda genellikle 1 mg/L’den düşük derişimlerde bulunurlar. Doğal sulara evsel ve endüstriyel atık sular ve madencilik faaliyetleri atıkları aracılığıyla bazen önemli miktarda ağır metaller katılır. Madencilik faaliyetleri ortaya çıkan katı atıkların yıkanması sonucu sulara Fe, Cu, Pb, Cr, Zn, Mn gibi metaller karışır.
1 SUYUN ÖZELLİKLERİ Suyun karakteristik nitelikleri içme suları ile ilgili TS 266’ ya uygun olmalıdır. Deniz ve mineral suları için, özelliklerine bağlı olmak üzere kısmen başka araştırma metodlarıda kullanılmak zorundadır. Temiz suyun numunesi havuza girmeden önce tesisattan alınır. Havuz suyu numunesi yüzeyin 20 cm. altından (Derinden) alınır. 1.1 Havuz Doldurma Suyunun Özellikleri Doldurma suyu; İçilebilen genel ve yaygın hijyenik suların (TS 266’ya uygun) niteliklerini taşımalıdır., aksi takdirde ayrı olarak düzenlenmiş özel bir su hazırlama tesisinde bu şartlara getirilmesi gerekir. Su hazırlama işlemini zorlaştıran maddeler de ön bir işlemle önceden sistemden uzaklaştırılır. Deniz suyu ve tuzlu sulardaki tuz miktarı ile sağlık açısından problem taşımayan mineralli sularda ve kaplıca sularındaki mevcut doğal maddeler dikkate alınmamalıdır. Doldurma amacı ile kullanılan suyun ön bir işlemle hazırlanması TS 266 ya uygun olmadığı veya aşağıdaki değerlerin aşılması halinde söz konusu olur. Demir 0.2 mg/l Mangan 0.05 mg/l Amonyum 0.5 mg/l P olarak polifosfat 0,005 mg/l
Genel Dezenfektan Özellikleri Kalıcı Oksitleyici Etkin Ölçülebilir Ekonomik Dozajı kolay Güvenli En az yan ürünler There is no such thing as a perfect disinfectant. An ideal disinfectant would have the following properties: Residual: It remains active in the body of pool water. For example, UV light does not impart any residual effect to the pool water. A good disinfectant does not dissipate quickly but slowly decreases as it does its work. Oxidiser: It is important that there is an oxidising effect in the pool to oxidise organic and inorganic nitrogen compounds. These impurities are responsible for algal growth, reducing the effectiveness of chlorine disinfection and are pollutants. Efficiency: The disinfectant needs to be wide spectrum and rapid in its action so that there is not enough time for micro-organisms to transmit from the pool to the susceptible host. Measurable: The concentration of the disinfectant needs to be measurable at the pool side using an easy test to enable immediate corrective action to increase or decrease the amount of disinfectant in the pool. Economic: The disinfectant needs to be cost effective. Dosing: The disinfectant needs to be in a form which is easy to automatically dose into a pool. A liquid is the easiest and safest form to use. Safety: The disinfectant needs to be relatively safe to handle. That is, it should not at least be inflammable, explosive or toxic in a gaseous form. It should be easy to contain and transport. Side Effects: The disinfectant should have the least unwanted side effects. Chlorine appears to be in greatest use because of its known properties, ease of use and being cost effective when used properly with automated equipment.
Dezenfektan Kimyasalları Halojenler: klor, brom Oksidanlar: ozon, hidrojen peroksid, klor dioksid, monopersulfat Diğerleri: Biguanidin, Bakır, Gümüş Halogens: The chemistry of chlorine and bromine will be considered soon. Chlorine and bromine in the form of their hypo acids (Hypochlorous acid (HOCl) and Hypobromous acid (HOBr)) mimic the properties of shape and polarity of water. This enables them to pass through the cell membrane and disrupt the nuclear material of the cell which allows a cell to function properly. The cell then dies. It takes many molecules of hypochlorous acid to attack the cell simultaneously to kill it and the more molecules that attack then the quicker the killing time. Thus the higher the concentration then the greater the percentage kill (log reduction) and the quicker the time. Bromine is twice as slow as chlorine because hypobromous acid is a much larger molecule than hypochlorous acid. Oxidisers: Some oxidisers have a slight disinfection effect. This effect is caused when the oxidiser attacks the cell wall or cell membrane to split it open causing the cell contents to spill out. Generally they need a much higher concentration than chlorine and bromine to display some bactericidal effect. UV light: UV light is used in a few different wavelengths. One wavelength causes the cell membrane to split open while another wavelength causes the destruction of the DNA of the microbe. UV light however, does not impart any residual effect to the pool water unlike the halogens and oxidisers.
Sıcaklık Etkisi
Klor Kimyası XCl + H20 HOCL + Yan Ürün HOCL OCL- + H+ Hipokloröz Asid Hipokloröz Hipoklorit Hidrojen
HOCL, pH bağıntısı % HOCL pH OCL- 97 91 76 66 50 33 24 9 6.0 6.5 7.0 7.2 7.5 7.8 8.0 8.5 OCL- 3 34 67
Serbest Klor (FC) FC = HOCL + OCL- Minimum = ? Maximum = ?
SERBEST KLOR TÜKETİM SIRASI Fe+2 ve Mn+2 Oksidasyonu Amonyum iyonları ile bağlı klor oluşturma Organik maddelerin oksidasyonu Dezenfeksiyon
Effect of Cyanurate (UV Stabiliser) Cyanuric Acid is a chemical which when added to a pool holds on to free available chlorine (FAC) against the action of UV light from the sun. This graph shows on the ‘y’ axis the % of FAC remaining after 1 hour of strong sunlight. The ‘x’ axis shows the concentration of Cyanuric Acid dissolved in water, known as cyanurate. Without cyanurate in the pool water about 35% of the FAC is lost each hour. As the concentration of cyanurate rises less FAC is lost to the atmosphere. Above 20 mg/L of cyanurate the law of diminishing return applies where there is very little extra loss of FAC with the addition of extra cyanuric acid. Cyanurate is only lost from the pool through backwashing and splashing so it only needs to be added occasionally. The easiest way to use cyanuric acid (not a chlorinated cyanurate such as tri- or di-chloroisocyanurate) is to add it until the concentration in the pool is about 50 mg/L. The concentration gradually drops over weeks or months until it reaches 25 mg/L. It is then time to top it up again to 50 mg/L. However, there is a slight drawback in using cyanuric acid. If a chlorinated cyanurate such as tri- or di-chloroisocyanurate is used it must be discontinued at 50 mg/L and another form of chlorine used. If chlorinated cyanurate such as tri- or di-chloroisocyanurate is used continuously in an outdoor swimming pool then the disinfection rate can be slowed too much. The next two slides will demonstrate this.
BAĞLI KLOR (KLORAMİNLER) Serbest klor nasıl bağlı klor haline geçer: HCLO/NH4>5 ve pH>7.5 ise HCLO + NH4 = H20 +NH2CL Serbest Klor+Amonyum= Su+Monokloramin HCLO/NH4>10 ve pH<7.5 ise HCLO+NH2CL=H20+NHCL2 Serbest Klor + Monokloramin=Su + Dikloramin HCLO/NH4>15 ve pH<7.4 ise HCLO+NHCL2=H20+NCL3 Serbest klor +dikloramin =Su+Trikloramin
Bağlı Klor Nasıl Giderilir? Oluşumunu engellemek Dönüm noktası klorlaması Taze su takviyesi Ozon veya UV Işın uygulaması Oksidan kimyasallar (H2O2, monopersülfat) If you can smell the chlorine … then it’s a poorly run pool. That’s because the smell is di- or tri-chloramine. If its tri- then there will also be severe eye stinging. What are some of the ways to reduce combined chlorine? A large proportion of combined chlorine comes from urine. This can be minimised by requiring people to walk through the change room and toilet area before entering the main concourse and by erecting signs directing people to go to the toilet before going to the pool area. Breakpoint chlorination is another technique to reduce chloramines. There are two ways: continual breakpoint and shock breakpoint. This will be covered in the next couple of slides. Another way to reduce chloramines is by continuously dumping pool water and to replace it with fresh water which is lower in chloramines. In these days of water conservation it is hard to justify dumping water. Mains water may be dosed with mono-chloramine to prolong disinfection in the water supply pipes. Collecting and storing rainwater for topping up is becoming more popular. Ozone and UV light treatment is proving effective in reducing chloramines particularly organic chloramines which are difficult to oxidise. Such treatment requires expensive capital investment. Filtration enhancers are not necessarily helpful in removing chloramines but they are helpful in reducing organic matter which could release nutrients and inorganic nitrogen into the pool water. Oxidisers, such as hydrogen peroxide and potassium mono-persulphate, are helpful in oxidising or burning up organic material and removing chloramines. Firstly, oxidisers free up FAC from having to oxidise pollutants which in turn lowers the demand for FAC. Secondly, oxidisers allow FAC to act faster at a higher concentration. An occasional preventative shock dose of an oxidiser helps to lower chloramines and restore clarity and sparkle to the pool.
Bağlı Klor dezenfektan değildir ve yüzenleri rahatsız eder. Bağlı Kloru yok etmek için Şok klorlama yapmak lazım! NHCL2 + 2HCLO+H20=NO3+5H+4CL Dikloramin+Serbest klor+Su=Nitrate +Hidrojen+klorür 2NHCL+HCLO=N2+H20+3H+3CL Monokloramin + Serbest Klor = Azot gazı olarak Kloraminin okside olmasını sağlar.
Dönüm Noktası Klor Miktarı CC = TC - FC Kloraminlerin azot gazına dönüştürülmesi için gereken klor miktarı BPC BPC için gerekli FC BPC = 10 x CC BPC = 10 x (TC – FC)
Yüzülen Ortamın Sağlıklı Olması Yüzülen ortamın kirliliğine bağlı olarak bir çok sağlık sorunu ortaya çıkabilmektedir. Bunların başında infeksiyon hastalıkları gelmektedir. Uluslararası literatürde yüzmeye bağlı oluşabilecek infeksiyon hastalıklarının tanımlanmasında “Recreational Water Ilnesses” (RWI) terimi kullanılmaktadır.Türkçe literatürde henüz bu terime karşılık gelen bir ifade bulunmamakla birlikte, “Rekreasyonel Su Hastalıkları” (RSH) ifadesi kullanılmaya başlamıştır. Yüzme havuzu, deniz, su parkları ve benzeri mekanların kullanımıyla ilişkili sağlık sorunlarıdır. RSH geniş bir spektrumdaki hastalıkları içermektedir; deri, göz, kulak, solunum ve gastrointestinal sistem infeksiyonları ile deri döküntüleri
Dışkı Kaynaklı Olmayan TEHLİKELİ MİKROORGANİZMALAR Dışkı Kaynaklı Olmayan Dışkı Kaynaklı Bakteri Legionella spp. Pseudomonas spp. Mycobacterium spp. Staphylococcus aureus Leptospira spp. Virüs Moluscipoxvirüs Papillomavirüs Adenovirüs Virüs Adenovirüs Hepatit A Norovirüs Enterovirüs Bakteri Shigella spp. E.coli O157 Protozoa Naegleria fowleri Acanthamoeba spp. Plasmodium spp. Fungus Trichophyton spp. Epidermophyton floccosum Protozoa Giardia Cryptosporidium Havuzlardaki potansiyel mikrobiyal tehlikeler
Havuzlardaki Dışkı Kaynaklı Protooza Salgınları Giardia-bağlantılı salgınlar Cryptosporidium- bağlantılı salgınlar
Risk Yönetimi Giardia kistleri ve Crytosporidium ookistleri klor da dahil olmak üzere dezenfektanların çoğuna dirençlidir. Klora en dirençli olan Crytosporidium ‘da % 99’luk bir azalma sağlayabilmek için, pratikte kullanılamayacak düzeylerde, 30 mg/l klor konsantrasyonlarında 320 dakika (pH 7 ve 250C’de) gerekmektedir.
Giardia kistleri ve Crytosporidium ookistlerinin durdurulmasında ozon klora göre daha etkin bir dezenfektandır. Crytosporidium oositleri 5mg/l Giardia kistleri 0,6 mg/l ozona duyarlıdır. UV ışınları da Giardia kistleri ve Crytosporidium ookistlerinin durdurulmasında etkilidir.
Cryptosporidiosis Cryptosporidiosise sebep olan parazit (Cryptosporidium spp.), uzun yıllar sığırlarda ishal oluşturan bir patojen olarak bilinirken 1976 yılından sonra insanları da enfekte ettiği anlaşılmıştır. Günümüzde bu hastalıkla ilgili vaka sayıları gittikçe artmakta, özellikle de AIDS'liler başta olmak üzere immün sistemi baskılanmış kişilerde ciddi sonuçlara yol açmaktadır. İnsanlara bu hastalığın geçişi, özellikle büyük baş hayvanların atıklarıyla kontamine olmuş sular vasıtasıyla olmaktadır. Bu protozonın da Giardia'nınkine benzer klorlamaya dirençli ve filtrasyonla uzaklaştırılması gereken kistleri (ookist) vardır.
ABD’de Crytosporidium türleri yüzme havuzu suyu salgınlarında en yaygın rastlanan patojendir.
DEZENFEKSİYON YAN ÜRÜNLERİ
Exposure to chemicals through inhalation Istituto Superiore di Sanità Exposure to chemicals through inhalation
Klorlanmış Yüzme Havuzlarında Dezenfeksiyon Yan Ürünlerinin Sağlık Etkileri Yüzme havuzlarının çoğunda mikrobiyolojik kontrol klor eklenmesi ile uygulanır. Klorun, trihalometanlar (THM) ve kloraminler (bağlı klor) dahil pekçok dezenfeksiyon yan ürünlerinin oluşumuna neden olduğu çok iyi bilinmektedir. Yüzücülerde göz ve deri irritasyon sendromları ile yüzme havuzu suyunun klorla şartlandırılması arasındaki bağa ilişkin hipotez ilk olarak Mood (1953) tarafından önerilmiştir. Mood, göz irritasyonunun ana etken maddesinin klor değil kloramin olduğunu belirtmiştir. Bu hipotez, pek çok araştırmacı tarafından teyit edilmiştir. Geçen onlarca yılda suda mevcut doğal veya insanlar, böcekler, bitkiler vs. kanalı ile eklenen organik maddeler ile oluşan dezenfeksiyon yan ürünlerinin önemi pek çok epidemiyolojik çalışma ile açıklanmıştır. Hipoklorik asidin açıkladığımız oksidasyon etkisinin yanısıra, klor diğer moleküler bileşiklerle de reaksiyona girer. Bu reaksiyonun sonucunda Klor - Karbon kombinasyonları oluşur. Özellikle Kloroform çok sık rastlananıdır. Brom da içeren sularda ise Bromoform oluşur.(Tribromomethan CHBr3) Bu ürün kısaca THM olarak bilinir. THM eğer yüksek konsantrasyonlu ise toksik ve potansiyel olarak kanserojendir. Çok çabuk buharlaştığı için sudan hemen uçar ve havadan ağır olduğu için su yüzeyinin hemen üstünde birikir. Bu yüzücüler tarafından solunur ve direkt kana karışır. Bu bileşiğin deriden direkt olarak insan vücuduna girip girmediği hala tartışma konusudur. Klorlu sularda bu bileşiğin oluşması kaçınılmaz bir durumdur.
Uçuculukları nedeni ile, THM ler kapalı havuzlarda havada ve suyun yüzeyinde bulunur. Klorla ve ozon/klor ile şartlandırılmış havuzlarda en çok bulunan THM, kloroformdur. Avrupa’da bir kapalı havuzda, yüksek THM ile kontamine hava maruziyeti sonucu kloroformun narkotik özellikleri nedeni ile solunum problemleri yaşayan genç çocuklar hastaneye kaldırılmış ve yapay ventilasyon uygulanmıştır. Yüzücüler, solunum yanısıra yutma ile ve deri yolu ile de THM lere maruz kalırken, havuz alanında çalışanlar solunumla ve oküler mukoza ile temas kurmaktadır. Klorla şartlandırılmış kapalı yüzme havuzlarında antreman yapan sporcular yanısıra çalışanlarda kloroform ve kloramin gibi uçucu organik bileşiklere sürekli maruz kalmakta ve benzer sağlık problemleri ile karşılaşmaktadırlar. En yaygın sendromlar; göz kızarıklığı ve yanması, ses kısıklığı ve alerjik astım vakalarıdır.
OZONLA DEZENFEKSİYON
İki yöntemle üretilmektedir: Havuzlarda ozon sistemleri filtrasyon sistemleriyle bağlantılıdır. Ozon havuz içine mekanik bir cihazla beslenmektedir. İki yöntemle üretilmektedir: -UV-ozon Corona Deşarj
Ozon kendine has bir kokuya sahiptir. 0,05-0,1 ppm konsantrasyonlarda ve özellikle zayıf havalandırılan alanlarda göz, burun, deri ve solunum problemlerine yol açmaktadır.
ELEKTROLİTİK HÜCRELER Klor gazı üretmek için elektrikli cihazlar (KLOR JENERATÖRÜ) üretilmiştir. Klor gazı suda çözünen sodyum klorürden (tuz) elektrolizle üretilmektedir. Bu proses aynı zamanda sodyum hidroksit (NaOH) de üretmektedir. Klor gazı (Cl2) ve NaOH birbiriyle temas ettiğinde sodyum hipoklorit (NaOCl) , sıvı klor, oluşmaktadır. Bu cihazlar piyasada yaygın olarak bulunmaktadır.
Fiziksel Dezenfeksiyon: ULTRAVİYOLE (UV) IŞINLARI Havuz dezenfeksiyonda kullanılan en önemli fiziksel ajan “ultraviyole ışınlarıdır”. UV ışınları bakterileri öldürmektedir. Havuz suyu UV ışınlarından geçirildiğinde bir bakterisid olarak iş görmektedir. UV ve ozon birlikte havuz dezenfeksiyonunda Avrupa’da (UVAZON) uzun yıllardan beri kullanılmaktadır.
Bakterisidal olan ultraviyolenin kullanıldığı sistemlerde en büyük sorunlar: -Sürdürülebilen bir kalıntı olmaması -Algler üzerinde çok az veya hiç etkisinin olmamasıdır. Bu nedenlerden ötürü UV sistemlerinin sedece konvensiyonel dezenfeksiyon sistemleriyle bağlantılı olarak kullanılması önerilmektedir.
GÜMÜŞ-BAKIR İYONİZASYONU Bakır, yosunlar üzerinde Gümüş bakteriler üzerinde sidal etkiye sahip olduğundan, Sanitizasyonun etkinliğini arttırmak için -Elektrolizle veya -Bir gümüş veya bakır elektrottan bir elektrik akımının geçirilmesiyle suyun içine gümüş ve bakır iyonları verilmektedir
Gümüş iyonunun dezenfeksiyon özellikleri uzun yıllardır bilinmektedir Gümüş iyonunun dezenfeksiyon özellikleri uzun yıllardır bilinmektedir. Gümüş, hidrojen peroksit ile birleştirilerek “gümüşle stabilize edilmiş hidrojen peroksit” olarak adlandırılan çözelti elde edilir. Bu adlandırma esas olarak dezenfeksiyon gücünü arttırdığı için yapılır, serbest radikal oluşumuna etkisi yoktur. Gümüş, çözeltide iyon veya kolloidal formda bulunabilir. Bu ürünün 500 ppm hidrojen peroksit derişiminde yaklaşık 30 saniyede Pseudomonas aeruginosa bakterisini log4 kadar azaltılmasını (TSE 11899 – dezenfeksiyon gereği) sağladığı bulunmuştur.
PHMB (BİGUANİD) Biguanidler, 50 yıldan uzun süredir kozmetiklerin ve farmasotiklerin korunmasında antimikrobiyal ajanlar olarak kullanılmaktadır. PHMB, 4-10 pH aralığında stabildir. ICI Amerika (Şimdi Arch Chemicals), 1977 de PHMB nin yüzme havuzlarındaki kullanımını patentlemiştir. (G. Carter, A.J. Hinton, U.S. Patent 4,014,676 (1977)). ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), 1982 de PHMB yi yüzme havuzu dezenfektanı ve algisit olarak, 1993 te jakuziler için dezenfektan olarak kullanımını tescil etmişlerdir. PHMB, ABD EPA tarafından tescillenmiş halojen olmayan ve metalik olmayan tek havuz suyu dezenfektanıdır. Eylül 2005 de ABD EPA tarafından insan ve çevre sağlığı uygunluk belgesi olan RED (Tekrar kayıt uygunluk kararı) verilmiştir. PHMB, çeşitli uygulama alanları olan bir antimikrobiyaldir. Yüzme havuzlarında fungusid, algisid ve dezenfektan olarak kullanılır ve tüm kayıtlı kullanımın yaklaşık %95 i havuzlar içindir. Toksik özellikleri olmadığından yara tedavisinde antiseptik ve lens solüsyonu olarak kullanılır.
Havuz suyu uygulamalarında PHMB nin %20 lik (ağırlıkça) sudaki çözeltisi kullanılır. Havuzlarda ve jakuzilerde başlangıç dozu olarak 10 ppm (aktif madde) uygulanır ve 6-10 ppm arasında tutulur. Yaklaşık her 7-14 günde, PHMB derişimi 6 ppm altına düşeceğinden aktif madde derişimini 6-10 ppm arasında tutmak için yeterli PHMB eklemek gerekir. PHMB yalnız bakterileri öldürdüğünden organik yükü (yapraklar, yosun ve mantarlar) okside etmek için bir oksitleyici ile algal üremeyi kontrol etmek için bir algisid eşzamanlı kullanılarak havuzlarda berraklık ve hijyen koşulları sağlanır. Oksitleyici olarak peroksidler kullanılır. Klor kullanılamaz, çünkü PHMB ile reaksiyona girerek sarı bir çökelek şeklinde uzaklaştırmaya çalışır. EPA tarafından aktif PHMB derişimin 6-10 ppm arasında tutmak zorunlu olduğundan havuzlarda ve jakuzilerde PHMB derişimini izlemek gereklidir. PHMB suda çok stabil bir bileşiktir ve klor, brom gibi diğer dezenfektanlar gibi hızla tükenmez. PHMB derişimi, klor ve brom gibi güneş ışığı ve sıcaklık ile etkilenmez. PHMB nin sudaki uzun süreli stabilitesinden dolayı (0.4 ppm/gün ortalama tüketim hızı) haftalık ölçülür.
SAĞLIKLI HAVUZLAR DİLEĞİYLE