Hygienisoivan aineen valinnalla voi olla merkittävä vaikutus suurten vesilaitosten käyttökustannuksiin. Tässä artikkelissa käsitellään mahdollisia kustannuksia, jotka liittyvät kahteen yleisesti käytettyyn desinfiointiaineeseen: kalsiumhypokloriittiin (tai cal hypo) ja trikloori-isosyanuurihappoon (tai trikloori).
Kun näitä kemikaaleja lisätään allasveteen, ne lisäävät selvästi käytettävissä olevaa klooria, mutta ne vaikuttavat myös pH:han, alkaliteettiin ja joko kalsiumkovuuteen tai syanuurihappotasoon.
Ajatelkaa asiaa näin: Aina kun näitä desinfiointiaineita lisätään veteen, ne tuovat lisäkemikaaleja myös ”sisälle”. Joskus nämä ”ylimääräiset” kemikaalit ovat hyödyllisiä, joskus joudut maksamaan siitä, että pääset niistä eroon.
Vertaillaksemme kalsiumhypon ja trikloorin käyttökustannuksia, tehtiin arvio, joka perustui vuoden 2017 vesi- ja jätevesimaksuihin Fultonin piirikunnassa, Ga:ssa, yhdistettynä vuoden 2017 kemikaalikustannuksiin. Arvio osoittaa, että kalsiumhypoa käyttävien laitosten kustannukset voivat olla huomattavasti pienemmät kuin triklooria käyttävien laitosten kustannukset. Kaaviossa A esitetään arvioidut kustannukset, kun altaaseen lisätään 10 miljoonasosaa käytettävissä olevaa klooria kahta desinfiointiainetta käyttäen. Seuraavassa on selitys arviossa käytetyistä oletuksista.
Osettamusten ja arvioiden selitys
Allasveden käsittelyn kustannuksia arvioitaessa pelkkä desinfiointiaineen kilohinnan tarkastelu ei ota huomioon vähemmän ilmeisiä kuluja, ja se voi johtaa vääriin oletuksiin säästöistä.
On myös otettava huomioon, miten kukin desinfiointiaine vaikuttaa veden tasapainoon. Käytettävissä olevan kloorin lisäämisen lisäksi cal hypo nostaa pH:ta, alkaliteettia ja kalsiumkovuutta (CH).
Trikloorilla on päinvastainen vaikutus pH:han ja alkaliniteettiin – se laskee sitä. Ja siinä missä cal hypo vaikuttaa CH:hen, trikloori lisää syanuurihappoa (CYA).
Puhdistusaineen valinnan seurauksena laitos voi joutua vaihtamaan osan allasvedestä CH- tai CYA-tasojen nousun torjumiseksi. Tämä voi johtaa korkeampiin vesi- ja jätevesikustannuksiin. Koska molemmat desinfiointiaineet vaikuttavat pH-arvoon ja emäksisyyteen, tämä on yleensä korjattava lisäkemikaaleilla, mikä lisää kustannuksia entisestään.
Jokainen allas on erilainen, ja kaikkien skenaarioiden huomioon ottaminen voi olla mahdotonta. Näiden desinfiointiaineiden käytöstä aiheutuvien kustannusten arvioimiseksi tässä vertailussa tehtiin tiettyjä oletuksia. Seuraavissa selityksissä kuvataan näiden oletusten taustalla olevia perusteluja.
Veden käyttö
Vedenkulutuksen määrä on merkittävä osa minkä tahansa vesilaitoksen toimintaa.
Kuten aiemmin mainittiin, cal hypo lisää kalsiumkovuutta, kun taas trikloori lisää syanuurihappoa. Kloori ei tuhoa CH:ta eikä CYA:ta, eivätkä ne haihdu. Näin ollen veden tyhjentäminen ja vaihtaminen on ainoa käytännöllinen tapa vähentää CH- ja CYA-pitoisuuksia.
Veden poisto ja suodattimen jälkihuuhtelu pienentävät pitoisuuksia, mutta niiden vaikutus vaihtelee altaasta toiseen, joten vaikutuksia vedenkulutukseen on vaikea arvioida. Siksi näiden toimintojen aiheuttama vedenkulutus jätettiin pois tämän asiakirjan arvioista. Myöskään haihtumisesta aiheutuvaa vedenkulutusta ei otettu huomioon, koska haihtuminen ei poista kumpaakaan kemikaalia.
Kalsiumhypo
Kalsiumkovuudella on tärkeä rooli vesikemiassa, sillä se auttaa suojaamaan kipsiä, betonia ja metalliesineitä aggressiivisen veden aiheuttamalta korroosiolta.
Altaan vedeltä vaaditaan vähintään 150 ppm CH, kuten ANSI/APSP-11:ssä määrätään. Kipsialtaiden osalta National Plasterers Council suosittelee CH:n pitoisuudeksi vähintään 200 ppm. Kun veden CH-pitoisuus laskee 150 ja 1 000 ppm:n välille, voidaan ANSI/APSP-11:n mukaan ylläpitää kyllästysindeksiä kalkin ja samean veden muodostumisen estämiseksi.
Lisäämällä 10 ppm käytettävissä olevaa klooria kalsiumhypokloriitin avulla lisätään APSP:n mukaan 8 ppm CH:ta. Jos altaan lähtötaso on 150 ppm CH, 10 ppm käytettävissä olevan kloorin lisääminen päivittäin kalsiumhypokloorin avulla johtaisi siihen, että allasveden CH-pitoisuus nousee 1 006 ppm:iin 107 päivässä.
Kun veden CH-pitoisuus nousee 1 000 ppm:iin, 1 %:n poistaminen ja korvaaminen altaasta laskee CH-pitoisuutta 8 ppm:llä, jos lähdevesi on 200 ppm CH. 100 000 gallonan altaassa korvausmäärä vastaa 1 000 gallonaa. Tämä on vastapainona CH:lle, jota päivittäinen cal hypo -annos lisää näillä pitoisuuksilla ja nopeuksilla.
Trikloori
Syanuurihappo (CYA) auttaa suojaamaan käytettävissä olevaa klooria UV-valon aiheuttamalta hajoamiselta.
ANSI/APSP-11 suosittelee enintään 100 ppm CYA:ta, kun taas Model Aquatic Health Code suosittelee enintään 90 ppm CYA:ta. Sisäuima-altaissa CYA:ta pidetään ANSI/APSP-11:n mukaan tarpeettomana eikä sitä suositella.
Lisäämällä 10 ppm käytettävissä olevaa klooria trikloorilla CYA:ta nostetaan APSP:n mukaan 6 ppm. Jos altaan CYA-pitoisuus on aluksi 30 ppm, trikloorin lisääminen 10 ppm käytettävissä olevaa klooria joka päivä johtaisi siihen, että CYA-pitoisuus nousisi 90 ppm:iin 10 päivässä ja 102 ppm:iin 12 päivässä.
Kun CYA-tasot saavuttavat 90 ppm:n tason, 6,7 % vesitilavuudesta on poistettava ja korvattava tämän päivittäisen trikloorilisäyksen vastapainoksi. Kun CYA:n määrä on 100 ppm, 6,0 % vedestä on poistettava ja korvattava 6,0 % vedestä vastapainoksi sille CYA:lle, jota trikloorin käyttö lisää päivittäin. 100 000 gallonan altaassa tämä tarkoittaa 6 700 gallonaa ja 6 000 gallonaa.
Vesi- ja jätevesikustannusten arviointi
Vesi- ja jätevesikustannusten minimointi tarjoaa uima-allasoperaattoreille huomattavan mahdollisuuden säästää rahaa.
Esimerkit osoittavat, että saman käytettävissä olevan kloorimäärän aikaansaamiseksi hygienisointi trikloorilla voi vaatia kuusi kertaa tai enemmän lisättyä vettä CYA:n pitämiseksi suositellulla alueella kuin määrä, joka tarvitaan CH:n pitämiseksi suositellulla alueella cal hypoa käytettäessä.
Koska tämä vesi on tyhjennettävä ja täytettävä uudelleen, kustannukset nousevat entisestään paikoissa, joissa viemärimaksut perustuvat kulutukseen. Näillä alueilla paitsi vesikustannukset olisivat kuusinkertaiset, myös viemärikustannukset.
Vesi- ja viemärikustannukset vaihtelevat suuresti eri puolilla maata, joten niiden laskeminen voi olla monimutkaista. Tässä analyysissä käytimme Fultonin piirikunnan vuoden 2017 vesi- ja jätevesikustannuksia. Vesi- ja viemärimaksut skaalautuvat kuukausittaisen käytön mukaan.
Voidaksemme verrata omenoita omenoihin oletimme, että lähdevesi sisältää 200 ppm CH:ta; CH:n tai CYA:n enimmäissuositukset oli saavutettu, minkä vuoksi vesi oli tyhjennettävä ja täytettävä uudelleen; ja veden hinta oli saavuttanut ylimmän hintaluokan vedenkulutuksella, joka ei liity desinfiointiaineeseen (vesi maksoi 0,0100 Yhdysvaltain dollaria gallonalta ja jätevesi maksoi 0,0055 dollaria gallonalta). Haihtumisesta, roiskeista ja suodattimen jälkihuuhtelusta johtuvaa vesihävikkiä ei otettu huomioon.
Kemialliset kustannukset
Kalsiumkovuuden tai syanuurihappopitoisuuden muuttamisen lisäksi nämä desinfiointiaineet vaikuttavat veden pH-arvoon ja alkaliteettiin.
Cal hypo sisältää pieniä määriä kalsiumhydroksidia ja kalsiumkarbonaattia, jolloin pH ja kokonaisalkaliniteetti nousevat hieman. Teoriassa 10,5 unssia cal hypoa, joka lisätään 10 000 gallonan altaaseen (lisäämällä 5,1 ppm käytettävissä olevaa klooria), nostaa pH:ta 0,009:llä ja karbonaattialkaliniteettia 0,29 ppm:llä, jos veden alkuolosuhteet ovat pH 7,5, karbonaattialkaliniteetti 100 ppm ja liuenneiden kiintoaineiden kokonaismäärä 1000 ppm, kuten J.A. Wojtowiczin kirjassa ”Swimming Pool Water Balance – Part 2: Factors Affecting the Calcium Carbonate Saturation Index” (Uima-altaiden vesitasapaino – Osa 2: Kalsiumkarbonaatin kyllästymisindeksiin vaikuttavat tekijät) on esitetty.
Käänteisesti samassa altaassa 7 unssia triklooria (lisäämällä 4,7 ppm käytettävissä olevaa klooria) laskee teoreettisesti pH:ta 0,14:llä ja kokonaisalkaliteettia 3,3 ppm:llä samoissa olosuhteissa, myös Wojtowiczin mukaan.
Muriaattihappo ja natriumkarbonaatti ovat yleisiä valintoja suurissa kaupallisissa ja kunnallisissa altaissa allasveden pH:n muutosten neutraloimiseksi. Vaikka muitakin menetelmiä on olemassa, tässä asiakirjassa oletetaan, että muraattihappoa käytetään kalihypon aiheuttaman pH:n nousun neutraloimiseen ja natriumkarbonaattia trikloorin aiheuttaman pH:n laskun neutraloimiseen. Olin Corporationin tekemässä tutkimuksessa todettiin, että keskimäärin 1,56 unssia 32-prosenttista suolahappoa neutraloi yhden kilon kalsiumhypon pH-arvon. Samassa Olinin tutkimuksessa todettiin, että 0,93 naulaa natriumkarbonaattia neutraloi 1 naulan trikloorin pH:n.
Yhdistetyt kemikaalikustannukset määritettiin käyttämällä edellä mainittuja kemikaalien käyttömääriä pH:n neutralointiin ja seuraavia kemikaalikustannuksia:
– Cal hypo: 2,30 dollaria naulalta
– 32-prosenttinen muraattihappo: 0 dollaria.055 dollaria unssilta/ 7,00 dollaria gallonalta
– Trikloori: 2,16 dollaria naulalta
– Natriumkarbonaatti: 1,80 dollaria naulalta
Kemikaalikustannukset yhden naulan kalihypon pH-vaikutuksen torjumiseksi lisäävät 0,09 dollaria, kun kemikaalikustannukset yhden naulan trikloorin pH-vaikutuksen torjumiseksi lisäävät 1,67 dollaria naulalta.
Yhteenlasketut kemikaalikustannukset kiloa cal hypoa kohti olisivat 2,39 dollaria ja kiloa triklooria kohti 3,83 dollaria.
Kun cal hypo on 68 % käytettävissä olevaa klooria ja trikloori 90 %, yhteenlasketut kemikaalikustannukset kiloa kohti käytettävissä olevaa klooria olisivat cal hypon osalta 3,51 dollaria ja trikloorin osalta 4,26 dollaria. Kun käytettävissä olevaa klooria lisätään päivittäin 10 ppm, kaaviossa B arvioidaan päivittäiset ja kuukausittaiset kemikaali-, vesi- ja jätekustannukset usean kokoisille altaille.
Innovative Water Care