Havuz suyu kimyası ve denge nedir? pH, alkalinite ve LSI

Aşağıdaki tablo bir havuz projesinin işletme şartnamesine giren parametreleri ve kaynaklarda doğrulanabilen aralıkları verir. Kaynak metinlerde sayısal aralığı verilmeyen parametreler için tablo aralık uydurmaz; şartnamede hangi yönde sınırlanacağını belirtir.

Değerler mg/L CaCO3 eşdeğeri olarak okunmalıdır; havuz sektöründe ppm CaCO3 ile mg/L CaCO3 aynı büyüklüktür ve 50'ye bölündüğünde meq/L'ye çevrilir. Kalsiyum sertliği LSI hesabına iyon derişimi olarak değil, iyon derişiminin 2,5 katı olan CaCO3 eşdeğeri olarak girer.

Sahada en sık karıştırılan iki kavram pH ile toplam alkalinitedir. pH, suyun o andaki hidrojen iyonu derişimini gösteren logaritmik bir ölçektir. Toplam alkalinite ise suyun asit eklendiğinde pH'ının ne kadar direneceğini, yani tampon kapasitesini ölçer; kaynak tanımıyla 'suyun asitleşmeye direnme kapasitesi'dir ve bazlıkla karıştırılmamalıdır. Havuz suyunda bu kapasiteyi bikarbonat ve karbonat iyonları sağlar.

Pratik sonucu şudur: alkalinitesi 40 mg/L olan bir havuzda pH gün içinde 7,2'den 7,9'a sıçrayabilir; aynı yükü 100 mg/L alkalinitede alan havuzda pH birkaç yüzde birlik hareket eder. Operatör pH'ı asitle her gün düzeltip ertesi gün yine yükselmiş buluyorsa sorun pH değil alkalinitedir. Alkalinite maddesi, karbondioksit eklenip çıkarılmasının alkaliniteyi değiştirmediğini ama pH'ı değiştirdiğini vurgular; şelale gibi CO2 uçuran düzenekler pH'ı yükseltirken alkaliniteyi sabit bırakır. Bu yüzden havuz kimyasalları arasında sodyum bikarbonat 'alkalinite artırıcı', sodyum karbonat 'pH yükseltici' olarak ayrı satılır.

LSI hesabı için önce pHs bulunur. Kaynak formülünde dört faktör vardır: A = (log10[TDS] - 1) / 10; B = -13,12 x log10(°C + 273) + 34,55; C = log10[Ca, mg/L CaCO3] - 0,4; D = log10[alkalinite, mg/L CaCO3]. Sonra pHs = (9,3 + A + B) - (C + D) ve LSI = ölçülen pH - pHs. Kaynak, B faktörünün 25 °C'de 2,09 ve 82 °C'de 1,09 olduğunu verir; tablo havuz sıcaklıklarındaki ara değerleri ve tipik havuz sularında diğer faktörleri gösterir.

Örnek hesap: 28 °C, TDS 1.000 mg/L, kalsiyum sertliği 250 mg/L, alkalinite 100 mg/L, ölçülen pH 7,4 olan bir havuz suyu için pHs = (9,3 + 0,20 + 2,03) - (2,00 + 2,00) = 7,53; LSI = 7,4 - 7,53 = -0,13. Kaynak, -0,5 ile +0,5 arasındaki değerlerin belirgin bir çözme ya da çökeltme davranışı göstermediğini belirtir; bu su dengeli kabul edilir. Aynı havuzda pH 7,8'e, alkalinite 150 mg/L'ye, sertlik 400 mg/L'ye, sıcaklık 30 °C'ye ve TDS 1.500 mg/L'ye çıkarsa pHs = (9,3 + 0,22 + 1,99) - (2,20 + 2,18) = 7,13 ve LSI = +0,67 olur: su kabuklanır, eşanjörde ve derzlerde kireç birikir. Tersine pH 7,0, alkalinite 60 mg/L, sertlik 150 mg/L, 26 °C ve TDS 800 mg/L kombinasyonu pHs = 8,01 ve LSI = -1,01 verir: su koroziftir, betonarme havuz sıvasından kalsiyum çözer.

Üç örnek, dengenin bileşimle kurulduğunu gösterir; ısıtmalı bir havuz projesinde suyun 28 °C'den 34 °C'ye çıkması, kimyasal eklenmeden LSI'yi yaklaşık 0,1 artırır.

Klor suya hangi biçimde verilirse verilsin sonuçta hipokloröz asit (HOCl) oluşur ve HOCl suda kısmen ayrışarak hipoklorit iyonuna (OCl-) dönüşür: HOCl <=> H+ + OCl-. Ayrışmanın pKa değeri 7,53'tür; pH 7,53'te klorun yarısı HOCl, yarısı OCl- halindedir. Kaynak, nötr pH'ta bileşimin yaklaşık yüzde 75 HOCl ve yüzde 25 hipoklorit olduğunu, bazik çözeltide ise fiilen yalnız OCl- kaldığını belirtir. Havuz suyu için anlamı şudur: pH 7,2'de ölçülen serbest klor, pH 7,8'deki aynı ölçümden belirgin biçimde daha fazla HOCl içerir. Test kiti iki durumda da aynı rakamı gösterir; farkı gösteren pH'tır.

Havuz kimyasalları seçimi bu dengeyi iki yönden etkiler. Sodyum ve kalsiyum hipoklorit çözündüklerinde pH'ı yukarı iterken triklor ve diklor tabletleri asidiktir, pH ile alkaliniteyi aşağı çeker. Triklor kullanan havuzda düzenli alkalinite artırıcı, hipoklorit kullanan havuzda düzenli asit dozajı gerekir; dezenfektan seçimi denge tarafını da belirler.

Parametreler birbirine bağlı olduğu için düzeltme sırası sonucu değiştirir: önce toplam alkalinite, sonra pH, sonra kalsiyum sertliği. Alkalinite düzeltilmeden ayarlanan pH tampon yokluğunda sürüklenir; sertlik düzeltilmeden hesaplanan LSI yanlış hedef pH verir. Siyanürik asit ve TDS ayarlanan değil izlenen parametrelerdir: yalnızca yükselirler ve tek düzeltme yolu su değişimidir. Bu sıra havuz bakımı programının iskeletidir ve havuz suyu ölçüm kayıt formunda sütun sırası olarak da uygulanır.

Doygunluk indeksi Wilfred Langelier tarafından 1936'da, içme suyu şebekelerinde borulara koruyucu bir kalsiyum karbonat filmi oluşup oluşmayacağını öngörmek için geliştirildi. Hafif pozitif indeksli su boru iç yüzeyinde ince bir kireç tabakası bırakıp metali sudan yalıtır; negatif indeksli su bu tabakayı çözer. Aynı mantık havuz yapımı sektörüne taşındı, çünkü havuzda da korunacak yüzeyler vardır: çimento esaslı sıva ve derz, seramik altındaki harç, paslanmaz merdiven ve nozullar, ısıtıcı eşanjörü.

Havuz yapımı için uyarlama iki fark getirir. Birincisi sıcaklık: şebeke suyu 10-15 °C civarında iken havuz suyu 26-34 °C arasındadır ve B faktörü bu farkı taşır. İkincisi TDS: havuz suyu buharlaşma ve kimyasal ekleme nedeniyle çözünmüş katı biriktirir, A faktörü her mevsim yeniden alınmalıdır. Swimming pool sanitation maddesi, havuz pH'ının LSI yaklaşımında 7,2-7,8, Hamilton indeksi denilen alternatif yaklaşımda 7,8-8,2 aralığında tutulduğunu not eder; fark, klorun HOCl payı ile kabuklanma eğilimi arasında hangi tarafa ağırlık verildiğinden gelir. Bir havuz projesi hangi indeksi esas alacağını şartnamede belirtmelidir.