游泳池臭氧消毒

1、臭氧消毒在游泳池中的應(yīng)用講稿提綱臭氧并不是什么新東西,它一定在史前就存在。那時(shí)的臭氧也可能象今天一樣,自然的產(chǎn)生在兩個(gè)地 方:1. 大氣層外緣的臭氧層,是由太陽(yáng)射出的紫外線激發(fā)自然界的氧氣而產(chǎn)生的;2. 在雷電時(shí),閃電(電弧對(duì)自然界里的氧氣放電也產(chǎn)生臭氧,這時(shí)就能聞到它的清新的“青草味” 。 一.臭氧特點(diǎn)臭氧是由三個(gè)氧原子所構(gòu)成的分子,常溫下是低濃度無(wú)色的氣體,它比空氣重 1.7倍,比氧氣重 1.5倍。由于它的三個(gè)氧原子極不穩(wěn)定,極易分解成由兩個(gè)氧原子構(gòu)成的氧分之。一般來(lái)說(shuō),臭氧的氧化 力為氯的 7倍,殺菌力為氯的 3000倍,所以對(duì)大腸桿菌、葡萄球菌、沙門(mén)氏桿菌等,在經(jīng)過(guò)臭氧的處 理后,均可

2、被有效的殺滅。臭氧具有優(yōu)異的殺菌、除臭、解毒、凈化水質(zhì)和空氣的作用。它還能夠抗家電產(chǎn)品及計(jì)算機(jī)等所 釋放的輻射線,并且能夠氧化分解有毒氣體及殺滅浮游于水中或空氣中的各種病毒及細(xì)菌。臭氧對(duì)滅菌的方法是將細(xì)菌的細(xì)菌體直接氧化,即破壞其 DNA 的基因而達(dá)到其抑制的效果。 二.臭氧性質(zhì)臭氧在常溫下易被分解為氧,它是一種強(qiáng)氧化劑及強(qiáng)力的消毒殺菌劑。在水中溶解量隨著臭氧濃 度的增加而升高,使用臭氧殺菌時(shí),應(yīng)注意是否達(dá)到滅菌濃度。臭氧之殺菌能力又與臭氧在水中還原為氧的時(shí)間有關(guān), 溫度愈低, 臭氧被還原為氧氣之時(shí)間較長(zhǎng), 故殺菌能力因而加強(qiáng)。臭氧亦能促進(jìn)溶在水中之重金屬離子氧化而沉淀,分解水中之有機(jī)物,其通

3、入 時(shí)間愈長(zhǎng),則水中濁度、SS 值(懸浮物 、COD(化學(xué)需氧量 、均有顯著降低,使水質(zhì)澄清,故臭氧可 用來(lái)凈化水質(zhì)。臭氧在氣體時(shí)呈現(xiàn)淺藍(lán)色、液體時(shí)為深藍(lán)色、固體時(shí)為暗紫色。在水中有很好的溶解性,它能分 解氮、四氯化碳、三氯甲烷(氯仿。三.臭氧應(yīng)用臭氧是一種良好的氧化消毒劑,被廣泛應(yīng)用于水處理、有機(jī)合成、食品等消毒方面。臭氧應(yīng)用于凈水 處理上的主要用途,包括去除水中溶解性的有機(jī)物、色度、臭味、濁度、硫化物、氰化物、鐵、錳、 氨氮消毒(滅菌及不活化病毒等。傳統(tǒng)的加氯處理,會(huì)導(dǎo)致水中的有機(jī)鹵化物的含量增加,對(duì)人體有 不良的刺激影響,而且他們多數(shù)是致癌物;如果用臭氧來(lái)處理,可將大量有機(jī)物氧化破壞分解

4、,減少 水中的有機(jī)鹵化物。四.臭氧發(fā)生器的種類及選用A. 高壓放電式臭氧發(fā)生器:利用在雷電產(chǎn)生臭氧的原理,應(yīng)用高壓放電激發(fā)氧氣制取臭氧。它是使用一定頻率的高壓電流創(chuàng)造高壓電暈電場(chǎng),使電場(chǎng)內(nèi)或電場(chǎng)周圍的氧分子發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從 而制造出臭氧。 這種臭氧發(fā)生器具有技術(shù)成熟、 工作穩(wěn)定、 使用壽命長(zhǎng)、 臭氧產(chǎn)量大 (單機(jī)可達(dá) 1Kg/h 等優(yōu)點(diǎn),所以是使用最廣泛的臭氧發(fā)生器。在高壓放電式臭氧發(fā)生器中又分為以下幾種類型:1、按發(fā)生器的高壓電頻率劃分,有工頻(50-60Hz、中頻(400-1000Hz和高頻(>1000Hz三種。 工頻發(fā)生器由于體積大、功耗高、效率低等缺點(diǎn),目前已基本退出市場(chǎng)。中、

5、高頻發(fā)生器具有體積小、 功耗低、臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)在最常用的產(chǎn)品。2、按使用的氣體原料劃分,有氧氣型和空氣型兩種。氧氣型通常是由氧氣瓶或制氧機(jī)供應(yīng)氧氣。 空氣型通常是使用空氣(如壓縮空氣作為原料。由于臭氧是靠氧氣來(lái)產(chǎn)生的,而空氣中氧氣的含量 只有 21%, 所以空氣型發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度比較低, 同時(shí)還會(huì)衍生氮化物。 而瓶裝或制氧機(jī)的氧氣純 度都在 90%以上,所以氧氣型發(fā)生器的臭氧濃度較高。在游泳池環(huán)境消毒中,通常使用空氣型發(fā)生器。 在市政水處理中,應(yīng)優(yōu)先考慮氧氣型發(fā)生器。而在游泳池消毒中,國(guó)外推薦選用空氣和空氣預(yù)處理富 氧型。3、按冷卻方式劃分,有水冷型和風(fēng)冷型。臭氧發(fā)生器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生

6、大量的熱能,需要冷卻,否則 臭氧會(huì)因高溫而邊產(chǎn)生邊分解。水冷型發(fā)生器冷卻效果好,工作穩(wěn)定,臭氧無(wú)衰減,并能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù) 工作,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本稍高。風(fēng)冷型冷卻效果不夠理想,臭氧衰減明顯。大型發(fā)生器或重要場(chǎng)所使 用的發(fā)生器通常都是水冷式的。風(fēng)冷一般只用于臭氧產(chǎn)量較小的發(fā)生器或?qū)Πl(fā)生器性能要求不嚴(yán)格的 場(chǎng)所。4、按介電材料劃分,常見(jiàn)的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等幾種類型。其中石英 管由于具有介電常數(shù)高、壁厚均勻、橢圓度好、耐高溫、耐潮濕等特點(diǎn)而最常被一些高性能的臭氧發(fā) 生器使用。陶瓷板易脆裂,只適用一些小型發(fā)生器。陶瓷管的壁厚和橢圓度不易控制,容易出現(xiàn)放電 不均勻的問(wèn)題,所以使用的不多

7、。玻璃管和搪瓷管介電常數(shù)低,耐高溫性能差,易炸裂,只有在一些 低端發(fā)生器上使用。5、按臭氧產(chǎn)生部件的結(jié)構(gòu)劃分,有密閉式和開(kāi)放式兩種。密閉式發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是密封體本身 就是電極,臭氧能夠集中使用,如用于水處理。開(kāi)放式發(fā)生器的電極是裸露在空氣中的,所產(chǎn)生的臭 氧無(wú)法集中使用,通常只用于較小空間的空氣凈化或某些小型物品表面消毒。密閉式發(fā)生器可代替開(kāi) 放式發(fā)生器使用。密閉式發(fā)生器的成本遠(yuǎn)高于開(kāi)放式發(fā)生器。值得注意的是,現(xiàn)在有些人把開(kāi)放式發(fā) 生器硬性封裝起來(lái),冒充密閉式發(fā)生器。這樣做的結(jié)果是由于大量的熱量無(wú)法及時(shí)散發(fā),臭氧衰減嚴(yán) 重,發(fā)生器也很快燒損。B. 高壓放電式產(chǎn)生臭氧,再用紫外線激發(fā)臭氧后生成

8、羥基,采用羥基消毒同時(shí)分解了臭氧。是奧宗尼亞三氧公司的專利產(chǎn)品和世界最高的臭氧技術(shù)。它的消毒原理主要是羥基(-OH消毒,而不 是臭氧直接消毒。它集分子篩空氣預(yù)處理、高頻臭氧發(fā)生模塊、紫外線激發(fā)臭氧后生成羥基、臭氧接 觸反應(yīng)罐、電熱尾氣破壞裝置于一體,體積緊湊、功能密集、技術(shù)高超,專門(mén)為游泳池和按摩浴池設(shè) 計(jì)和制造。C. 紫外線式臭氧發(fā)生器:利用從太陽(yáng)射出的紫外線激發(fā)氧氣而產(chǎn)生臭氧的原理是使用特定波長(zhǎng)(185mm的紫外線照射氧分子,使氧分子分解而產(chǎn)生臭氧,它的臭氧產(chǎn)量低、使用的紫 外線燈管需更換,這種臭氧發(fā)生器使用范圍是小型的游泳池;由于它設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小,安 裝、使用和維護(hù)簡(jiǎn)單,用于游

9、泳池的輔助消毒時(shí)具有優(yōu)勢(shì)。D. 電解式臭氧發(fā)生器:采用 PEM 膜復(fù)合電板電解純凈水而產(chǎn)生臭氧這種發(fā)生器能制取高濃度的臭氧水,制造成本低,使用和維修簡(jiǎn)單。但由于有臭氧產(chǎn)量無(wú)法做大、電 極使用壽命短、臭氧不容易收集等方面的缺點(diǎn),其用途范圍受到限制。目前這種發(fā)生器只是在一些特 定的小型設(shè)備上或某些特定場(chǎng)所內(nèi)使用,不具備取代高壓放電式發(fā)生器的條件。五.游泳池臭氧消毒的幾大問(wèn)題:1.CT 值問(wèn)題:CT值是臭氧消毒系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù),對(duì)于奧林匹克比賽和其它大型高標(biāo)準(zhǔn)游泳 池 CT 值為 1.6。當(dāng)氯作為主要消毒劑而臭氧作為精處理消毒劑時(shí),CT 值可小于 0.8,臭氧濃 度小于 0.5mg/L,接觸時(shí)間小

10、于 1min。 有些地區(qū)采用低的 CT 值 0.8,臭氧濃度為 0.2mg/L 0.25mg/L,接觸時(shí)間為 3.5min4min,此時(shí)作為輔助消毒的加氯量可減少 65%。2.全流和分流的問(wèn)題:全流比分流的消毒效果好, 但分流要比沒(méi)有臭氧消毒的好, 要在性價(jià)比適 當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上選擇全流消毒或分流消毒方式。3.臭氧的碳過(guò)濾和臭氧的毒性問(wèn)題:對(duì)于奧林匹克比賽和其它大型高標(biāo)準(zhǔn)游泳池 CT 值為 1.6, 對(duì) 于高濃度的臭氧消毒是通過(guò)尾氣破壞和水中殘余臭氧活性炭過(guò)濾和吸收來(lái)處理的。 對(duì)于小型臭 氧輔助消毒時(shí), 臭氧的產(chǎn)量和殘余臭氧都沒(méi)有大到對(duì)人體產(chǎn)生毒性的程度, 不需采用活性炭過(guò) 濾和吸收。 實(shí)踐表明,

11、水中和空氣中微量的殘余臭氧不但不會(huì)對(duì)人體有害, 還會(huì)起到一定的凈 化作用。 由于它極強(qiáng)的氧化性和活潑性, 它會(huì)在氧化反應(yīng)的同時(shí)立刻分解, 不會(huì)造成殘余量的 積累和增加。4.臭氧消毒不能取代氯、 碘等消毒方式。 臭氧消毒有高效性和瞬時(shí)性, 但是它對(duì)游泳池中的水質(zhì) 沒(méi)有消毒的持續(xù)性,氯、碘等具有持續(xù)消毒的性質(zhì)。5.在游泳池和浴池的水處理中臭氧應(yīng)采用負(fù)壓投加。6.在采用氧氣源和空氣預(yù)處理富氧源制取臭氧時(shí), 尾氣破壞裝置要采用電熱式。 因?yàn)槲矚饣钚蕴?破壞式會(huì)使活性炭發(fā)熱并燃燒。7.臭氧在游泳池和浴池的水處理的應(yīng)用,已近 70年的實(shí)踐,積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),我們要較多的 學(xué)習(xí)、吸收和借鑒這些成功的經(jīng)驗(yàn),指

12、導(dǎo)和規(guī)范我們的游泳池臭氧水處理技術(shù)。六.游泳池臭氧消毒的系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 全流量系統(tǒng)(Full-flow2. 分流量系統(tǒng) (Slipstream 3. O3-UV系統(tǒng) (UV-Ozone1、全流量臭氧消毒系統(tǒng)(Full-flow 全流量系統(tǒng)就是全部泳池循環(huán)水與臭氧接觸的方法,這一方法是早期應(yīng)用臭氧處理池水廣泛采用的方 法,適宜于城市公眾性、競(jìng)賽型、以及一些負(fù)荷大對(duì)池水水質(zhì)及空氣質(zhì)量要求較高的游泳池。這一方 法在 20世紀(jì) 70年代中開(kāi)始在法、英被采用,由于改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量,因此可以減少新鮮空氣的置 換量,而大大節(jié)省電耗,尤其是冬季,所節(jié)省的能源完全可以抵消發(fā)生臭氧所增加的能耗【2】 。英、 法等

13、國(guó)均提出了泳池建設(shè)、運(yùn)行指導(dǎo)文件【3】 ,德國(guó)后期也在一些規(guī)范中作了修改,這一全流量臭氧 系統(tǒng)在 80年代得到了十分迅速的發(fā)展。臭氧投加量為循環(huán)水量的 0.8-1.0 mg/L,一般采用由射流器中產(chǎn)生的負(fù)壓發(fā)生臭氧,射流器中飽和了 臭氧的水再與主管水流合并,并在接觸罐中反應(yīng)不低于二分鐘以達(dá)到殺菌的目的。根據(jù)當(dāng)時(shí)一些環(huán)保 組織的推薦,要求返回泳池的殘留臭氧應(yīng)盡量降低。早期,歐洲引用德國(guó)經(jīng)驗(yàn),此殘留值的最高容許 值為 0.05 mg/L【4,5】 ,這樣離開(kāi)接觸罐的水中殘留的臭氧均要在活性炭臭氧破壞層內(nèi)分解掉以保證 返回池水中的臭氧低于 0.05 mg/L。 這一技術(shù)要求及設(shè)計(jì)方案在很大程度上限制

14、了全路系統(tǒng), 因?yàn)橐?臭氧與水有足夠的反應(yīng)時(shí)間,又要使殘留系統(tǒng)的臭氧不超過(guò) 0.05mg/L,就只有增加臭氧的投加量或者 安裝體積龐大的接觸罐及活性炭破壞層,這樣至少有 3040%臭氧白白浪費(fèi)掉。這一方法還帶來(lái)消耗活 性炭,活性炭氧化而顆粒變小以至滲入水中,活性炭層易積累微生物,使池水濁度下降,過(guò)濾效率降 低。此外,為了保持池水中有一定殘留殺菌劑,還要加氯,使游離氯的含量保證在 0.5-1.0 mg/L。八 十年代的后期在世界衛(wèi)生組織 (WHO 發(fā)表了歐共體、 美國(guó)的臭氧水中允許量 【5】 , 提出此值為 0.1mg/L,并被絕大多數(shù)國(guó)家認(rèn)可。從此,這項(xiàng)技術(shù)方案得到了進(jìn)一步發(fā)展。九十年代,人

15、們利用 WHO 放寬水中 臭氧含量這一有利條件,在積累了許多全流量系統(tǒng)推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后,又推出了第二代臭氧處理方法, 即分流量系統(tǒng)技術(shù)的產(chǎn)生。2.分流量臭氧消毒系統(tǒng) 英國(guó)的工程人員于八十年代初發(fā)現(xiàn): 全流量系統(tǒng)時(shí)公眾性泳池,即使部分臭氧能力停運(yùn),水質(zhì)影響不大。 九十年代美國(guó)環(huán)境保護(hù)局(EPA規(guī)定泳池大廳空氣中最大允許量(8h接觸為 0.1ppm(v或 0.2mg/L(wt【5,6】,泳池水中臭氧含量即使在 0.15 mg/L,空氣質(zhì)量仍符合要求,由此提出了針對(duì)全流 量系統(tǒng)而言的所謂不脫除臭氧處理方法。 大部分池水循環(huán)為逆流并且循環(huán)次數(shù)大于 6次, 臭氧到達(dá)池內(nèi)每一點(diǎn)的時(shí)間不超過(guò)五分鐘, 而臭氧

16、的半衰期則為 20分鐘。由此提出了,只要使返回入池中的水中殘留臭氧在 0.05-0.15 mg/L之間,系 統(tǒng)將保證得到各種指標(biāo)的最佳值。 只要達(dá)到使全部池水在 24小時(shí)內(nèi)與臭氧接觸一次,就可以保證其以全路系統(tǒng)殺菌的效果綜合以上觀點(diǎn),英國(guó)電工協(xié)會(huì)于 1985-1986年在 Cirencester 體育中心室內(nèi)泳池做了示范裝置試驗(yàn), 試驗(yàn)結(jié)果由休閑游泳協(xié)會(huì)的一些醫(yī)學(xué)專家提出,結(jié)論是可以進(jìn)一步削減氯用量,降低室內(nèi)氯味,避 免眼、鼻粘膜刺激,對(duì)消除氣喘類病癥提供了極為有利的條件。九十年代中期,分流量系統(tǒng)流程問(wèn)世。臭氧投加量為全流量系統(tǒng)的 1020%或 0.1-0.2 mg/L即可。實(shí) 際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)循環(huán)池

17、水的 2025%進(jìn)入射流管, 臭氧投加量為 0.6-1g/m3,經(jīng)過(guò)不低于 2分鐘接觸后與系統(tǒng)水 混合,在加氯后返回泳池,活性炭分解器只在放空系統(tǒng)中安裝以保障空氣中臭氧低于 0.1ppm。與全流 量相比,分流量系統(tǒng)能節(jié)約 50%以上的臭氧消耗。分流量系統(tǒng)主要應(yīng)用于已有公眾性泳池的改建,特別在受到占地面積及資金限制時(shí)尤為首選方案。一 些新建的 50米標(biāo)準(zhǔn)池對(duì)象為學(xué)校、小區(qū)及酒店,即不像市政泳池或游樂(lè)池這樣負(fù)荷較大,均可采用分 流量系統(tǒng)。值得一提的是,在加拿大許多省內(nèi),包括安大略省、不列顛哥倫比亞省及阿爾巴脫省公眾性泳池幾乎全部采用分流量系統(tǒng)技術(shù),即使對(duì)大型游樂(lè)池及比賽池也不例外。目前,分流量系統(tǒng)

18、繼續(xù)在接觸反應(yīng)罐后加氯 0.5-1.0 mg/L,但也有眾多報(bào)道稱,完全不加氯(溴劑 的泳池,即無(wú)氯泳池,在歐洲已得到推廣。3. O3-UV臭氧消毒系統(tǒng) 在一個(gè)臭氧發(fā)生模塊中增加一個(gè)紫外線燈管叫做O3-UV系統(tǒng)。這是分流量系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。它也是采 用分流量系統(tǒng)技術(shù),并將紫外線能激發(fā)臭氧活性,并加速其與水分子生成羥基游離基(OH-的特點(diǎn)結(jié) 合在一個(gè)模塊中。OH-是臭氧與水反應(yīng)后的活性物質(zhì),比次氯酸根(ClO-的氧化能力大 10-100倍,殺菌性能大 3125倍,這是O 3 -UV系統(tǒng)的理論依據(jù)。過(guò)濾后的水管上,旁路部分水經(jīng)O3-UV一體機(jī)處理后返回系統(tǒng)。在O3-UV一體機(jī)內(nèi)池水經(jīng)箱內(nèi)增壓泵,射

19、流管與臭氧混合,并經(jīng)接觸反應(yīng)罐反應(yīng)后返回池系統(tǒng)內(nèi),由于 紫外線的照射,增加了OH- 的生成,加速氧化與殺菌作用,并使離開(kāi)接觸罐的水中臭氧能得到充分分 解。O3-UV方法,不僅能保證與分流量方法一樣的低臭氧投加量和同等的殺菌、氧化效果,而且避免了使泳 池水中臭氧含量過(guò)高(例如 >0.15 mg/L的危險(xiǎn)。由于UV的作用接觸罐的體積小,也不必使用活性炭 分解臭氧,對(duì)保證水質(zhì)透明度更有保證。O3-UV系統(tǒng)的使用可以降低氯劑的用量,Phil Castle報(bào)導(dǎo)【7】他們將多個(gè)條件相仿的泳池,進(jìn)行全路、 旁路及UV的對(duì)比試驗(yàn),歷時(shí) 4個(gè)月,證明在滿足殺菌、氧化要求的情況下,UV系統(tǒng)氯劑的用量可以進(jìn)

20、一步下降,并使水中結(jié)合氯、游離氯分別降到 0.2 mg/L,0.4 mg/L以下,這在一定程度上使池水中的氯 胺及THM得到大幅度降低,這對(duì)滿足環(huán)保方面日益嚴(yán)格要求將是十分重要的。在O3-UV系統(tǒng)中, 臭氧與UV的協(xié)同作用生成羥基游離基 (OH- 可以加速有機(jī)氯的分解。 游離基的生成及 與有機(jī)污染物的作用在UV光學(xué)作用下,幾乎是瞬間完成的,時(shí)間極短,并只有在UV光照下才能進(jìn)行, 因此臭氧不會(huì)進(jìn)入池水中,過(guò)程的安全性更高。試驗(yàn)證明,O3-UV系統(tǒng)的高效過(guò)程其優(yōu)點(diǎn)可歸納如下: 高效控制微生物 大幅度降低氯胺,三鹵甲烷 水透明性高,水質(zhì)優(yōu)。 室內(nèi)空氣新鮮 降低對(duì)皮膚,眼睛的刺激 對(duì)游泳者及工作人員不

21、產(chǎn)生不利健康的物質(zhì) 避免使用活性炭罐的麻煩及衛(wèi)生方面的問(wèn)題 降低水中游離氯含量 需用廠房面積小,安裝、操作容易,維護(hù)也較簡(jiǎn)單O3-UV系統(tǒng)在一些高檔泳池中已得到大量使用。近年來(lái)在比賽用泳池中也得到大量推廣。七、臭氧水處理技術(shù)的安全問(wèn)題 臭氧對(duì)人體有害已得到證實(shí)，防止它對(duì)人們的不利有相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)因素：一是空氣中的臭氧含量應(yīng)不 大于 0.1ppm,這一點(diǎn)并不難做到， 因?yàn)榇蟾旁?0.01ppm 時(shí)人們的嗅覺(jué)就能發(fā)現(xiàn)臭氧的存在， 采用相應(yīng)措 施就能避免事故的發(fā)生，這一點(diǎn)臭氧發(fā)生器的供應(yīng)商對(duì)其產(chǎn)品均有嚴(yán)格的操作說(shuō)明，所以只要遵照要 求即可。二是泳池水中氯胺與三鹵甲烷（THM）問(wèn)題,其中氯胺雖有臭味但毒性不大，本身就是一種殺 菌劑，脫除 THM 的化合物；THM 卻是一項(xiàng)眾多醫(yī)學(xué)專家十分關(guān)注的問(wèn)題。 世界各國(guó)泳池水標(biāo)準(zhǔn)中均規(guī)定 THM 最高含量應(yīng)低于 100g/L。這個(gè)要求大部分以臭氧為主的殺菌技術(shù) 是完全可以滿足的。最近世界泳聯(lián)（FINA）提出的“FINA2002-2005 手冊(cè)”T