Ga naar het artikel

wemwater
UltraVioletstralen (UV)
INLEIDING
Het gebruik van UV-lampen komt meer en meer opzetten.
Men weet al lang dat UV-licht een zeker desinfecterend
vermogen heeft. Decennia lang is men bezig om
deze eigenschap te perfectioneren en toe te passen op
allerlei gebieden. Voor sommige pathogenen kan UV
een redmiddel zijn, daar waar chloor en andere ontsmettingsmiddelen
falen.
Naast dit aspect is men de laatste jaren gestoten op
het fenomeen, dat ook bepaalde chemische verbindingen
kunnen afgebroken worden. Voor het zwembadwater
merkte men op, dat bepaalde nevenproducten van
het chloorgebruik kunnen afgebroken worden. Dit
opent uiteraard perspectieven, die een vooruitgang
zouden betekenen in de zwembadwaterbehandeling.
Het is een evolutie, die positief bijbrengt tot een beter
zwembadklimaat.
DESINFECTIE VIA
ULTRAVIOLETSTRALEN
Drinkwater of ook zwemwater kan worden gedesinfecteerd
door het water te bestralen met ultraviolet-licht
(UV). Deze bestraling veroorzaakt een fotochemische
reactie (een chemische reactie met licht) in het erfelijk
materiaal, het DNA, van micro-organismen. Deze uitgelokte
DNA-wijziging maakt dat de verdere celvermeerdering
en stofwisseling onderbroken wordt. De levende
[ ZWEMBAD ]
en het gebruik bij afbraak van
ongewenste chemische verbindingen
in zwemwater
micro-organismen worden dus als dusdanig getroffen
in hun huishouding zodat ze niet meer kunnen functioneren
en afsterven.
WAT IS UV-STRALING?
UV-stralen zijn energierijke elektromagnetische stralen,
die in het natuurlijke spectrum van het zonlicht voorkomen.
Ze liggen in het bereik van het onzichtbare kortegolf-licht,
met een golflengte tussen 100 en 400 nm
(1 nanometer = 10-9m).
De UV-stralen worden naargelang van hun golflengte
als volgt ingedeeld:
• UV A: tussen 315 en 400 nm (herkenbaar aan hun
'bruinend' effect op de huid)
• UV B: tussen 280 en 315 nm
• UV C: tussen 200 en 280 nm
• UV-Vacuüm: tussen 100 en 200 nm.
Vlaams Tijdschrift voor Sportbeheer 2004 • nr. 180
15

WAT IS DE JUISTE UV-DOSIS?
De energie, die het DNA ontvangt van het UV-licht,
moet voldoende groot zijn en een gepaste golflengte
hebben om een onomkeerbare wijziging in de DNAstructuur
te veroorzaken. De gevoeligheidscurve heeft
een spectrum dat ligt tussen 250 en 260 nm, met een
maximum rond 254 nm. Dit spectrum ligt in het gebied
van het UV C-licht.
De benodigde UV-dosis wordt dus gedefinieerd als de
hoeveelheid energie voor de golflengte van 254 nm
toegepast per oppervlakte-eenheid gedurende een
bepaalde tijd. Dit geeft volgende formule: {H = I x t}
waarbij 'H' staat voor de UV-dosis, 'I' voor de intensiteit
en 't' voor de blootstellingstijd. De gebruikte eenheid
is Joule (J) per vierkante meter (m 2 ) of milliJoule
(mJ) per vierkante centimeter (cm 2 ) waarbij 1 mJ/cm 2
gelijk is aan 10 J/m 2 .
In Duitsland wordt gesteld dat een minimale UV-dosis
van 250 J/m 2 (25 mJ/cm 2 ) op het einde van de levensduur
van de lampen gegarandeerd moet worden. Veelal
hanteert men de waarde van 400 J/m2 (40 mJ/cm 2 ).
Deze dosis veroorzaakt een veelvoud van beschadigingen
aan het erfelijk materiaal van de micro-organismen
zodat een herstel nagenoeg uitgesloten is.
De UV lamp, met hoge efficientie, zit in een kwarts
glaskoker die de lamp tegen het water beschermt,
maar die de UV-straling doorlaat. Dit geheel is ondergebracht
in een hygienische roestvast stalen reactor.
UV EN TRIHALOMETHANEN (THM)
Binnen deze groep wordt hoofdzakelijk chloroform
gevormd als reactie op het ontsmettingsmiddel en de
organische elementen (zie figuur 1). THM kunnen in
het zwembadwater en in de lucht boven het water
aangetroffen worden. Zwemmers worden hieraan
blootgesteld door absorptie door de huid, door inslikken
en inademen.
HOCL (desinfectie chloor) + R-CH 2-CH 3 (TOC,…..)
_ R-CH 2-CH 2 _ RCOOH + HCCl 3 (chloroform)
Figuur 1: vormingsproces van THMs
Voor wedstrijdbaden heeft de FINA (Federation
Internationale de Natation Amateur, de wereldorganisatie
voor competitie zwemmen) een maximale aanwezigheid
voor THM van 20µg/l aanbevolen. In onze
drinkwaterreglementering is een hoeveelheid van 100
µg/l toegestaan. Het voorkomen van hoge niveaus van
THM in het zwemwater kan hoofdzakelijk worden
bereikt door een combinatie van chloor en ozon als
ontsmettingsmiddel. Metingen verricht op het PIH
geven aan dat concentraties van 0 tot 100 µg/l werden
[ ZWEMBAD ]
gemeten in gewone zwembaden (25 m-bad met
instructiebad). Over het reduceren van THM met UV is
vandaag de dag nog niet veel bekend.
UV EN CHLOORAMINEN
Chlooraminen ontstaan in zwembaden als een reactie
tussen ammoniakverbindingen en op chloor gebaseerde
ontsmettingsmiddelen. Analytisch worden ze gemeten
als gebonden chloor (totaal chloor – vrije chloor =
gebonden chloor ). Afhankelijk van het aantal waterstofatomen,
dat vervangen wordt door chloor kan of
mono -, d - of trichlooraminen ontstaan.
HOCL + NH 3 —> NH 2Cl (monochlooramine) + H 2O
NH 2Cl + HOCL —> NHCl 2 (dichlooramine) + H 2O
NHCl 2 + HOCl —> NCl 3 (trichlooramine) + H 2O
Figuur 2: vorming van Chlooraminen.
Chloraminen zijn verantwoordelijk voor de zogenaamde
"chloorgeur" in een zwembad, oog- en huidirritaties.
Ten gevolge van deze gezondheidseffecten, zijn
door diverse gezondheidsorganisaties richtlijnen vastgesteld
voor gebonden chloor. De Swimming Pool
Advisory Group (UK) beveelt aan de gebonden chloor
op 0,5 mg/l te houden, terwijl de WHO (World Health
Organization) een richtlijn aanbeveelt van 3 mg/l voor
monochlooramine (als desinfectiemiddel). De Vlarem II
stelt, dat de gebonden chloor onder de 1 mg/l moet
gehouden worden.
In tegenstelling tot THM zijn diverse technologieën
reeds beschikbaar voor het reduceren van chlooraminen.
REDUCTIE VAN CHLOORAMINE
Vandaag de dag worden er 4 verschillende technologieën
toepast om de chlooraminen te reduceren:
• Verdunning.
• Hydro-anthraciet of Actieve Kool
• Ozon.
• UV-oxidatie.
• Verdunning
Verdunning van het zwembadwater kan worden
gedaan door toevoeging van vers water. Een vrij simpele
en gemakkelijk toepasbare techniek. Echter, hoge
kosten ontstaan voor verwarming en behandeling van
het verse water. Verder loopt de prijs van water en de
lozing van water steeds meer op.
• Hydro-anthraciet of Actieve Kool
Door gebruik te maken van dergelijke kolen, gevolgd
door een zandfilter kunnen de meeste organische
bestandsdelen uit het water worden verwijderd.
Vlaams Tijdschrift voor Sportbeheer 2004 • nr. 180
17

AQUADOMO maatwerk tot op de druppel
Op zoek naar advies voor werken na de rooilijn?
LEGIONELLAPREVENTIE:
Onze medewerker Luc Mouton zetelde in de redactieraad
van het Legionellabesluit. Reeds 500 gebouwen hebben wij
voorzien van een beheersplan.
» analyse van watermonsters tegen voordelige prijs
» van begeleiding tot volledig opstellen van een beheersplan
» audit van bestaande beheersplannen
» opvolging van beheersmaatregelen en logboek
HERGEBRUIK VAN WATER
» regenwater
» leidingwater
LEKDETECTIE
Meer info? Contacteer ons:
Aquadomo-TMVW
Tom Vanlerberghe of Luc Mouton
Stropkaai 14
9000 Gent
09/240.03.94
e-mail: info@aquadomo.be
website: www.aquadomo.be

Nadelen van deze technologie hangen voornamelijk
samen met de hoge organische belasting van het
terugspoelwater van het filter en de mogelijkheid van
biologische groei op de geactiveerde kool. Verder moet
het kool regelmatig worden vervangen en de gebruikte
kool moet worden afgevoerd.
• Ozon
Door toevoeging van ozon aan het water worden niet
alleen organische substanties in het water gereduceerd
maar het leidt ook tot aanvullende desinfectie. Omdat
ozon een giftig gas is, moeten alle ozonsporen uit het
water zijn verwijderd voordat het water in het zwembad
komt. Normaal gesproken wordt dit gedaan door
actieve kool hetgeen dus een aanvullende behandelingsmaatregel
is. Als gevolg van de combinatie van 2
behandelingsmaatregelen komen vergelijkbare hoge
kosten voor met deze technologie.
• UV-oxidatie
Recentelijk wordt UV gebruikt om voor de afbraak van
chlooraminen en andere organische vervuilers door
foto-oxidatie te zorgen. Door de emissie van UVC licht
wordt niet alleen een inactivering van bacteriën, virussen
en parasieten bereikt, maar ook de moleculaire
verbindingen van de chlooraminen kunnen worden
opengebroken.
Door de nadelen van de klassieke reductie technologieën
(verdunning, poederkool en ozon) speel UV-oxidatie
in toenemende mate een belangrijke rol.
UV alleen gebruiken als desinfectie in een zwembad is
ontoereikend. UV heeft net zoals ozon geen depotwerking.
AFBRAAK VAN CHLOORAMINEN DOOR
UV-LICHT
Als zwembadwater blootgesteld wordt aan UV-licht
ontstaan er twee verschillende processen, die resulteren
in de reductie van het chlooraminengehalte in het
water:
• Directe reductie van chlooraminen door het openbreken
van de N-CI binding in de chlooraminemoleculen
veroorzaakt door de energie van het UV-licht.
• Indirect via hydroxyl radicalen, welke worden
gevormd door het UV-licht en welke chlooraminen
en andere componenten oxideren.
Om via de directe reductie chlooramine af te breken
moet de N-CI binding worden blootgesteld aan de dissociatie
energie om de binding open te kunnen breken.
Deze waarde is een theoretische parameter welke
berekend en uitgedrukt kan worden in golflengten.
[ ZWEMBAD ]
Voor N-CI komt de maximale golflengte, om de verbinding
te kunnen openbreken, op 633 nm. Langere
golflengten zullen niet resulteren in een verbindingsbreuk.
Een andere belangrijke parameter is de specifieke
absorptiecurve van de moleculen. De absorptiecurve
is afhankelijk van de temperatuur, het medium
waarin de moleculen zich bevinden en de concentratie.
Maximale absorptie van de verschillende chlooraminen
vindt plaats bij de volgende golflengten:
• Monochlooramine (NH2CI) 245 nm
• Dichlooramine (NHCI2) 297 nm
• Trichlooraminen (NCI3) 340 nm
Sommige vergelijkbare gegevens, gemeten onder diverse
condities (medium, temperatuur, etc.) kunnen in de
literatuur gevonden worden. Een complete absorptiecurve
is tot op heden nog niet bekend.
De door het UV-licht geïnitieerde reductieprocessen
kunnen als volgt worden beschreven:
Figuur 3: afbraak chlooramine door UV-licht
Door de vorming van hydroxyl radicalen worden niet
alleen chlooraminen afgebroken maar ook andere
koolwaterstoffen met lange ketens. Dus de totale
waterkwaliteit verbetert.
Een bijkomend heilzaam aspect van de toepassing van
UV is niet alleen de reducerende werking op chlooramine,
maar ook de desinfectie eigenschappen op
(chloor resistente) pathogenen. Dit betekent dat er
minder chloor gedoseerd behoeft te worden, omdat UV
een deel van de functie van het chloor overneemt.
Verlaging van de chloordosering heeft ook een verlaging
van de vorming van chlooraminen en THM tot
gevolg.
Lagedruk (LP) ten opzichte van Middendruk (MP) lampen
Op de markt zijn twee, commercieel beschikbare,
lamptypen te verkrijgen, namelijk Lagedruk (LP) lampen
en Middendruk (MP) lampen. Lagedruk lampen hebben
een hoog rendement, waardoor energiebesparing
mogelijk is. Ze reduceren effectief de monochlooraminen
en hebben minder last van vervuilingen dan
Middendruk lampen. Middendruk lampen hebben een
breder spectrum dan Lagedruk lampen. Middendruk
lampen reduceren di- en trichlooraminen effectiever
Vlaams Tijdschrift voor Sportbeheer 2004 • nr. 180
19

dan Lagedruk lampen. Zij verspreiden licht van meerdere
golflengtes, waarbij mogelijk nevenproducten
worden gevormd (zoals bvb. nitriet). Bij LP lampen heb
je dit niet.
Tevens bestaat circa 80% van de aanwezige chlooraminen
uit monochlooraminen, die effectief door LPlampen
worden gereduceerd.
Lagedruk lampen zijn economischer en flexibeler.
Ten eerste, zowel Midden als Lagedruk lampen, produceren
de golflengten die nodig zijn om de bindingen in
chlooraminen te breken.
Ten tweede, monochlooraminen, waarvan de absorptiepiek
dichtbij de golflengte van 254 nm van een lage
druklamp ligt, zijn de meest gevormde chlooraminen
bij de normale pH-waarden van zwembadwater. Als
het niveau van de monochlooraminen laag gehouden
wordt, wordt ook de vorming van di- en trichlooraminen
gereduceerd; aangezien deze alleen worden
gevormd uit de mono-chloraminen. Verder zijn di- en
trichloraminen instabiele componenten welke ontbinden
in het water bij normale pH-waarden in zwembaden.
Ten derde, de meest gunstigste golflengten voor bi- en
trichloraminen zijn respectivelijk 297 en 340 nm. Deze
golflengen zitten in het spectrum van de Middendruk
lamp. Dit wil echter niet zeggen dat een golflengte van
254 nm geen effect heeft, alleen het absorptierendement
ligt lager. Een Lagedruk lamp heeft een 3x hoger
UVC rendement dan Middendruk lampen. Hiermee
compenseert de Lagedruk lamp het verlies van een
lager absorptierendement op bi- en trichlooraminen.
Ten vierde, verreweg de grootste hoeveelheid van de
aanwezige chlooraminen zijn mono-chlooraminen.
Deze worden effectief bestreden door Lagedruk lampen
waarmee het grootste deel van de problemen al is
opgelost.
Met betrekking tot het systeemontwerp kunnen verdere
geavanceerde aspecten van de lage druksystemen
een relevant rol spelen:
• Reactormateriaal: gezien de corrosieve aard van het
gechloreerde zwemwater bestaan de leidingen in het
zwembad uit PE-leidingen. Zwembadbeheerders
hebben een voorkeur voor een kunststof behuizing
van UV-systemen. Ze zijn gewend met kunststof te
werken en kunnen de installatie eenvoudig integreren
in het bestaande leidingsysteem. Gezien de hoge
lamptemperatuur en hoge intensiteit kunnen
Middendruk lampen niet worden toegepast in een
PE-reactor kamer, terwijl dat met Lagedruk lampen
wel kan.
[ ZWEMBAD ]
• Reinigingssysteem: vanwege de hoge bedrijfstemperatuur
van een Middendruk lamp is het een vereiste
om een mechanisch wissysteem toe te passen om
aanslag op de kwartsbuizen te voorkomen. Lagedruk
lampen werken op een lage bedrijfstemperatuur.
Daarom is periodiek chemisch reinigen (3-6%
citroenzuuroplossing) voldoende. Chemicaliën worden
reeds toegepast in zwembaden, waardoor het
toepassen van een chemische reinigingsmethode op
Lage druksystemen geen aanvullend onderhoud
vergt en worden de kosten laag gehouden.
• Lager energieverbruik: gezien het hoge rendement
van Lagedruk lampen ten opzichte van Middendruk
lampen, kan een beduidend lager energieverbruik bij
dezelfde UV-dosis worden bereikt.
INTEGRATIE VAN HET UV-SYSTEEM
IN HET ZWEMBADWATER BEHANDE-
LINGSSYSTEEM
De beste plaats om het UV-systeem te installeren in de
waterbehandeling is na de filtratie en voor de chloordosering.
Chloordosering zou plaats moeten vinden na het UVsysteem
om twee redenen:
• De chloordosering kan verminderd worden, want de
UV-installatie heeft het water al gedesinfecteerd.
Het gedoseerde chloor is daardoor grotendeels
beschikbaar als vrij chloor;
• Het chloorverbruik kan verminderd worden wegens
de foto-oxiderende werking van UV-licht (Pool water
Treatment Advisory Group: Zwembadwater, 1999).
Filtratie van zwevende stof dient vóór de UV-installatie
plaats te vinden. Op deze manier kan worden voorkomen
dat een eventuele micro-biologische doorbraak
van het filter in het zwembad terechtkomt.
Figuur 4: UV systeemintegratie in een typisch zwembadwater
behandelingssysteem (hier in bypass)
Het UV-systeem kan worden geïnstalleerd in het volledige
debiet of in een deelstroom. Om de efficiëntie van
het UV-systeem te optimaliseren wordt aanbevolen
Vlaams Tijdschrift voor Sportbeheer 2004 • nr. 180
21

de speel(r)evolutie ...van Boer
Techno Play is een nieuwe
revolutie in speeltoestellen.
Keer op keer leggen wij de
lat weer net iets hoger, zodat
de kleintjes zich nog meer
kunnen uitleven op onze tot
de verbeelding sprekende
speeltoestellen.
Al met al is het Stoere, Sterke
maar ook Speelse Techno Play
een goede keuze voor de
jonge eigentijdse gebruiker.
Boer b.v.
Postbus 10
NL-4255 ZG Nieuwendijk
Tel.: 0183 - 40 23 66
Fax: 0183 - 40 35 64
Boer Belgium b.v.b.a.
Postbus 35
B-2990 Wuustwezel
Tel.: 03 - 314 86 79
Fax: 03 - 314 11 89
email: info@caboer.nl
www.speeltoestellen.com

dat het volledige debiet behandeld wordt door de UVinstallatie.
Deelstroom installaties zijn alleen interessant voor
zwembaden met een grote inhoud en lage bezoekers
aantallen, waardoor ook relatief lage chloramine concentraties
in het water voorkomen. Er dient rekening te
worden gehouden met het feit dat het systeem trager
reageert dan een installatie geïnstalleerd in het volledige
debiet.
METINGEN OP EEN WHIRLPOOL.
Een dergelijk UV-systeem werd geplaatst op een whirlpool,
waarbij telkens vrije hoge waarden gebonden
chloor werden gemeten. Men ziet dat na enkele weken,
waarden worden bekomen, die tussen 0.15 en 0.4 mg/l
zich situeren (eigen metingen PIH, 2003). Bijkomende
analyse zoals nitrietvorming werd gemeten, maar geen
verhoogde waarden konden worden vastgesteld.
Figuur 5: foto van een UV-systeem.
BESLUIT OVER UV
Ultraviolet met het nieuwe procédé van lampen heeft
een toekomst in zwembadwaterbehandeling. Het wegnemen
van chlooramines, die hinderlijk kunnen zijn, is
een feit, dat niet onopgemerkt kan blijven.
REFERENTIES
Ijpelaar G.F., van der Veer B., Medema G.J., Kruithof
J.C., 2004. By-products formation during UV disinfection
of pre-treated surface water.
www.pidpa.be
www.wedeco.be
Rudy Calders
Provinciaal Instituut voor Hygiëne
[ ZWEMBAD ]
Figuur 6: metingen van vrije chloor en gebonden chloor op
whirlpool. (metingen PIH)
Trefwoord(en): zwembaden, waterzuivering, desinfectie, onderzoek
Vlaams Tijdschrift voor Sportbeheer 2004 • nr. 180
23