Spôsob lokalizovanej dezinfekcie pre veľké vodné objekty

1 Spôsob lokalizovanej dezinfekcie pre veľké vodné objekty0001 Tento vynález sa týka spôsobu regulovania mikrobiologických vlastností určitej časti vody vo veľkých vodných objektoch, pri ktorom sa sústreďuje na úpravu takej častí vody, kde daná časť veľkého vodného objektu je V súlade so špeciíickými mikrobiologickými hygienickýrni podmienkami. Tento vynález umožňuje ľuďom používat veľké vodné objekty na rekreačné účely bezpečným spôsobom, pričom nie je potrebná úprava vody v celom vodnom objekte. Daný spôsob pozostáva z rozdelenia chemických látok pomocou metódy,pri ktorej sa stanovujú parametre na základe ORP, teploty, slanosti a prípadne aj rozptýlenia chemických látok ako aj zrieďovacej sily vody. Výsledkom toho je použitie rádovo menších množstiev chemických látok na úpravu vody a nízka spotreba energie. To znamená, že predkladaný vynález umožňuje ľudom používať určité oblasti pri veľkých, umelo vybudovaných alebo prírodných vodných objektoch, ako sú veľké jazerá, lagúny, nádrže,priehrady, kúpele, rybníky alebo moria, a to na rekreačné účely bezpečným spôsobom, pričom sa prekonávajú obmedzenia alebo nemožnosť úpravy celého vodného objektu.0002 Niekoľko štúdií z celého sveta poukazuje na to, že kvalita vody v niekoľkých veľkých vodných objektoch, ako sú jazerá, nádrže, priehrady a moria, majú bakteriálne a fyzikálne vlastnosti, ktore nie sú v súlade s bezpečnostnými normami alebo s kvalitou vody, ktorá sa Vyžaduje pri rekreačných účeloch. Preto používanie takýchto veľkých vodných objektov na rekreačné účel môže predstavovať ohrozenie zdravia ľudí a môže mať negatívny účinok na okolité spoločenstvá a zemepisné oblasti.0003 Znečistenie vody sa môže týkať chemických, fyzikálnych a biologických vlastností vodného objektu v dôsledku ľudskej činnosti. Keďže obyvateľstvo sveta za posledné roky exponenciálne vzrástlo, vyžaduje si to viac obytných a rekreačných priestorov, preto sa prírodné alebo umelo vybudované vodné objekty používajú na rôzne účely. Zvyšujúci sa počet obyvateľov zaberá periféme časti veľkých miest, čím sa zvyšuje dopyt po pozemkoch a súvisiacich verejných službách. Okrem toho sa počet priemyselných odvetví znásobil, čo má vážne ekologické dôsledky, ktoré môžu tiež mat vplyv na kvalitu takýchto veľkých vodných objektov.0004 Jedným z činiteľov, ktoré prispievajú k nízkej kvalite vody, je znečisťovanie vody. Voda sa môže znečisťovať pri čistení odpadových vôd, priemyselným znečisťovaním,nadmerným používaním okrajových častí vodných objektov, odtokov z poľnohospodárstva a urbanizácíe, znečisťovaním vzduchu atď. Tiež vysoké teploty môžu negatívne vplývať na mikrobiologické a fyzikálne vlastnosti vody a prispievajú k množeniu mikroorganizmov,ktoré majú negatívny vplyv na ľudské zdravie. Tieto príklady spôsobujú, že kvalita vody klesá pod štandardnú úroveň, ktorá sa vyžaduje pri rekreačných účeloch.0005 Účinky znečisťovania vody zahŕňajú dosah na zdravie živých organizmov vo vodných objektoch a prípadne aj na zdravie ľudí, ktorí používajú takúto vodu na priamu alebo nepriamu spotrebu.0006 Tiež množstvo živín, ktoré sa dostávajú vo veľkých vodných objektov, sa V posledných rokoch príliš zvýšilo, hlavne kvôli zvýšenej miere urbanizácie a poľnohospodárstva, čo vedie k zvýšenému mikrobiologickému rastu alebo eutrofizácii vodných objektov. V eutrofizačných podmienkach množstvo živín spôsobuje, že sa miera metabolizmu vodných rastlín zvyšuje, čo zase zapríčiňuje zvýšenie požiadavky na biochemický kyslík a na znižovanie úrovne rozpusteného kyslíku vo vode. Okrem toho teplota má tiež vplyv na úroveň rozpusteného kyslíka vo vode, pretože teplá voda má zníženú schopnost udržania rozpusteného kyslíka. Z tohto dôvodu kombinovanie oboch účinkov znižovania množstva kyslíka, akým je väčšie množstvo živín a vyššie teploty, spôsobuje oslabovanie organizmov, pretože sa stávajú náchylnejšími na choroby, parazity a ďalšie znečisťujúce prvky. Všetky takéto problémy majú negatívny dosah na kvalitu vody, čo spôsobuje množenie rias a iných mikroorganizmov, ktoré neskôr umierajú a vytvárajú nebezpečné rekreačné prostredie pre ľudí. Tiež globálne Otepľovanie bude mať tendenciu prehlbovať tento druh problému na celom svete.0007 Uskutočnilo sa mnoho štúdii a analýz veľkých vodných objektov, ktoré sa používajú na rekreačné účely. Veľké vodné objekty sa používajú na rôzne rekreačné účely, ktoré zahŕňajú kúpanie, vodné lyžovanie, windsurfing, člnkovanie a mnoho ďalších činnosti. Avšak niektoré vodné objekty, ktoré sa používajú na takéto rekreačné účely, nie sú v súlade so špeciñckými mikrobiologickými hygienickými podmienkami, ktoré sa uplatňujú pri vodných objektoch. Napríklad štúdia EPA sledovala viac ako 1 000 jazier po celých Spojených štátoch amerických a analyzovala potenciálne riziká používania takýchto jazier na rekreačné účely s priamym kontaktom a zistilo sa, že viac ako 30 zo všetkých jazier má potenciálne ďalekosiahle účinky na ľudské zdravie a viac ako 41 jazier predstavuje vysoké alebo stredne závažné riziko vystavenia sa toxinom, ktoré vylučujú riasy. Tiež sa zistilo, že mikrobiálne množstvá a koncentrácie toxínov sú vyššie v reziduách v blízkosti brehov ako V otvorených vodných priestoroch.0008 Mnoho krajin na celom svete má stanovené predpisy na používanie vodných objektov na rekreačné účely s priamym kontaktom, napr. kúpanie, v bezpečných a hygienických podmienkach, a vo všeobecnosti existujú dva typy predpisov, ktoré sa vzťahujú na rekreačné používanie takýchto vodných objektov. Prvý typ predpisov sa vzťahuje na bazény a v podstate sa tu vyžaduje udržiavanie vysokej hladiny trvalého chlórového tlmivého roztoku,ktorý udržiava nízke úrovne mikroorganizmov a tiež zabraňuje znečisteniu vody, keď do bazéna vstupujú novi kúpajúci sa. Chlórový tlmivý roztok neutralizuje znečisťujúce prvky a zabíja mikroorganizmy, ktoré do bazéna prinášajú kúpajúci sa, spolu s mnohými inými znečisťujúcimi prvkami, a takto sa udržiava vysoká kvalita vody, ktorá je vhodná na rekreačné účely. Druhý typ predpisov sa vzťahuje na prírodné alebo umelo vybudované veľké vodné objekty, ako sú jazerá, moria, lagúny, nádrže alebo priehrady, spolu s inými veľkými vodnými objektami, a označuje sa ako kritérium pre kúpanie sa s celotelovým kontaktom pre rekreačné typy vôd. Tieto predpisy vychádzajú zo zrieďovacej sily vody. Keď má voda prijateľné hladiny mikroorganizmov a keď noví kúpajúci sa vstúpia do vodného objektu,znečisťujúce prvky sa rozriedia takým spôsobom, že tieto znečisťujúce prvky nedosiahnu takú koncentráciu vo vodnom objekte, ktorá by mala významné účinky. Z tohto dôvodu vo veľkých vodných objektoch, nie je potrebný dezinfekčný tlmivý roztok kvôli vysokej zrieďovacej sile vody vo veľkom objeme a tiež kvôli jej prirodzenej schopnosti zachovávať hygienické podmienky.0009 Predpisy vzťahujúce sa na rekreačné typy vôd s priamym kontaktom, teda také, ktoré3 sa vzťahujú na jazerá, moria, lagúny alebo priehrady, si vyžadujú takú kvalitu vody, ktorá je V súlade s rôznymi normami, ktoré povoľujú bezpečné používanie týchto objektov. Pri hodnotení vhodnosti veľkých vodných objektov na rekreačné účely s priamym kontaktom sú najdôležitejšími normami mikrobiologické parametre vody. Napríklad kritériá EPA(Environmental Protection Agency - Agentúra pre ochranu životného prostredia) pre kúpanie sa s celotelovým kontaktom v rekreačných druhoch vôd poukazuje na to, podobne ako pri sladkej vode, že E. Colí nesmie prekročiť hodnotu 126 CF U v 100 ml vody a že Enterococci nesmie prekročiť hodnotu 33 CFU v 100 ml vody. Pri morskej vode EPA stanovuje, že Enterococci nesmie prekročiť hodnotu 35 CFU v 100 ml vody. Ďalším príkladom je norma NCh 1333 platná v Čile a vzťahujúca sa na rekreačné druhy vôd s priamym kontaktom, ktorá stanovuje, že voda nesmie obsahovať viac ako 1 000 CFU fekálnych kolifornmých baktérií v 100 ml vody (vrátane E. Colí, medzi inými). Z tohto dôvodu sa uplatňujú prísne normy, keď sa veľké vodné objekty používajú na rekreačné účely s priamym kontaktom.0010 Je preto veľkým problémom vytvoriť takéto požadované špecifické mikrobiologické podmienky vo veľkých vodných objektoch, ktoré zvyčajne nie sú vhodné na rekreačné účely,keďže také používanie veľkých množstievchemických činidiel a dezinfekčných prostriedkov v celom vodnom objekte, ktoré by bolo v .súlade so špeciñckými mikrobiologickými hygienickými podmienkami, nie je uskutočniteľné z technickéhogekonomického .ani environmentálneho hľadiska. To znamenáçže úprava vody v celom vodnom objekte tak, aby bola v súlade so špecifickými mikrobiologickými hygienickými podmienkami, nie je vo väčšine prípadov možná ľ i r i A ť0011 Ďalej aj keď niektoré vodné objektyrrsúwtr súlade s mikrobiologickýmirpredpisnrí pre rekreačné typy-vôd s priamym kontaktom, alebosprísnejšími predpismi vzťahujúcirni sa na vodné objekty, aj v nich sa .vyskytujú patogénne organizmy, napr. prvoky, a predovšetkým améby, medzi inými, ktoré sa nachádzajú v takýchto .vodných objektoch, predovšetkým vo vodách s nízkou úrovňou slanosti alebo vo vodách s vysokou teplotou. Preto neexistujú žiadne záruky, že dodržiavanie bakteriologických predpisov prevrekreačné typyĺvôd s priamym kontaktom, vytvárajú aj .trvalé bezpečné podmienky pre kúpanie. .i A i » i0012 V« súčasnosti si technológie na úpravu vody v bazénoch vyžadujú pridávanie chemických «činidiel-, aby sa ĺzachovala hodnota trvaléhochlórového tlmivého .roztoku na 1,5 ppm,talebo aby. sa zachoval trvalý ORP s hodnotouaspoň 750-imVs Vvsúčasnej dobetniesú známe žiadne praktické metódy pre úpravu veľkých « vodnýchobjektov. znečistených mikroorganizmami,~r-ako sú jazerá, moria, lagúny, nádrže alebo priehrady, pretože súčasné metódy nie je možné implementovať z technického, ekonomického ani environmentálneho hľadiska. OPRsa~ stáva primárnymprístupom pri normovaní parametrov predezinfekciu vôd. Metabolizmus mikroorganizmov .a následne ich schopnosťvprežiť a množiťisaisú ovplyvnené ORP (OxidationReduction Potential »Oxidačno-redukčnýpotenciál)média, v ktorom žijú. Z bakteriologickéhov hľadiska uoxidačná zložka odstraňuje .a prijíma elektróny z »bunkovej membrány (redukčnovoxidačná reakcia), čo spôsobuje, že sa bunka stane nestabilnou .a spôsobítojei ľýchłe odumretie. a v « . A i ~ . v v i a0013 Oxidačno-redukčný potenciál (ORP), t. j. tendencia chemickej zložky získavať elektrónylod iných druhov saimôže regulovať pridaním rôznych dezinfekčných prostriedkov,ktoré umožňujú úpravu vodyvlaêktoré zabíjajú nebezpečnémikroorganizmy, ktoré dokážu vytvorit nebezpečné prostredie pri používaní .na rekreačné účely. Podobne aj teplota vody hrá dôležitútúlohu pri jej bakteriologických vlastnostiach a pri množení mikroorganizmov, kde množenie mikroorganizmov má tendenciu zvyšovať sa pri vysokých teplotách. Okrem toho-4 slanosť vody tiež hrá dôležitú úlohu jej bakteriologíckých vlastnostiach, pretože niektoré mikroorganizmy si vyžadujú špecifické úrovne slanosti, aby boli schopné množit sa, a neznášajú médiá s rôznymi úrovňami slanosti. Napriklad niektoré patogénne prvoky rastú len vo vode S úrovňou slanosti nižšou ako 2 v hmotnosti, preto pri vyššej slanosti takéto mikroorganizmy nebudú rásť ani sa množiť.0014 Technológie na úpravu vody v bazénoch si vyžadujú pridanie veľkých množstiev chemických čínidiel, aby sa udržali vhodné dezinfekčné parametre. Pri veľkých vodných objektoch nie je použitie súčasných technológií pre dezinfekciu bazénov možné z technického a ekonomického hľadiska, pretože by tu boli potrebné veľké množstvá chemických látok, a to by spôsobilo výrazné poškodenie životného prostredia.0015 V súčasnosti nie sú známe žiadne praktické metódy pre dezinfekciu veľkých vodných objektov a pre úpravu vody v takých veľkých vodných objektoch, ako sú jazerá, moria,lagúny, nádrže a priehrady. Ak sa použijú klasické dezinfekčné metódy, správna úprava a dezinfekcia by boli z technického, ekonomického a environmentálneho hľadiska nemožné. Z tohto dôvodu je žiaduce vytvorit metódu úpravy vody vo veľkých vodných objektoch a výhodou sú ich definované časti za účelom získania miest, ktoré sú v súlade so špeciñckými mikrobiologickými hygienickými podmienkami a ktoré sa môžu používať na rekreačné účely bezpečným spôsobom.0016 Preto tu existuje nevyriešený problém, ktorý sa týka rekreačného používania prírodných alebo umelo vybudovaných veľkých vodných objektov, ako sú jazerá, lagúny,moria alebo priehrady, ktorých kvalita vody je veľmi nízka. Mikrobiologické vlastnosti takýchto veľkých vodných objektov musia byt v súlade s predpismi vzťahujúcimi sa na vôd s priamym kontaktom, alebo s prísnejšímí predpismi, ktoré sa vzťahujú na konkrétny vodný objekt, aby sa mohli používat bezpečné postupy rekreačných účelov v daných vodných objektoch, a tiež aby sa zabránilo ohrozeniu zdravia spoločenstiev alebo okolitých oblastí, čo sa v súčasnej dobe nevyskytuje v mnohých vodných objektoch po celom svete.0017 USA patent č. 6231268 popisuje spôsob a mechanizmus úpravy vôd vo veľkých vodných objektoch pomocou riadenej cirkulácie, kde zariadenie a spôsob z US 623 l 268 sú určené na udržiavanie cirkulácie vody vo veľkých vodných objektoch, aby sa zabránilo nedostatku kyslíka, stagnujúcim miestam, zamrznutiu a ďalším nejednotným podmienkam. US 623 l 268 neuvádza ani nepopisuje spôsob na úpravu časti vody v rámci veľkého vodného objektu, ktoré by boli v súlade so špeciñckými mikrobakteriologickými hygienickými podmienkami, ale popisuje len spôsob na udržanie cirkulácie v rámci veľkého vodného objektu. Spôsob z US 623 l 268 nepoužíva chemické látky vypúšťané cez rozptyľovacie zariadenia, aby sa vytvorila hygienicky vyhovujúca oblasť, ale zachováva cirkuláciu vo vodnom objekte, pri ktorej by sa rozptýlíli chemické látky do vodného objektu, ale neumožnilo by sa vytvorenie hygienicky vyhovujúcej časti.0018 Patent USA č. 6317901 popisuje použitie bazénu so sladkou alebo slanou vodou, kde sa daný bazén vytvorí z prírodného alebo umelo vybudovaného vodného objektu, pričom sa umožní používanie vody z daného objektu tak, aby sa zabránilo znečisteniu vďaka zemine alebo iným usadeninám vo veľkom vodnom objekte za použitia fyzických prekážok, ktoré umožňujú prechod vody, ale nie znečisťujúcich prvkov, čo si vyžaduje inštaláciu fyzických obmedzujúcich prostriedkov vo veľkom vodnom objekte.