游泳池循环水臭氧消毒的应用系统-臭氧发生器的应用

游泳池是宾客健身消遣的重要场所之一，游泳过程中人体排泄出大量的污垢、汗水、细菌和病毒，因此又是感染各种疾病的场所，所以必须对游泳池进行消毒处理。我公司生产的高浓度臭氧发生器对游泳池水消毒灭菌和循环过滤，可保证池水的细菌达标和清澈透明，从而给人们以安全舒适，清闲自在，真正达到健身消遣的享受。

臭氧是迄今为止发现的各种消毒灭菌方法中，具有杀伤力最强，速度最快，且无任何副作用，无二次污染的气体消毒灭菌剂。因为臭氧在24小时内，全部分解成O2（2O3=3O2），无任何残留物。

传统的常用消毒方法有氯化消毒、臭氧消毒。氯化消毒常规消毒剂有氯（通常为液氯）、次氯酸钠、二氧化氯、氯胺、漂白粉、漂白精和氯片等。

氯化消毒的特点是：
1） 杀菌效果好；
2） 有持续消毒功能。
缺点是：
1） 有气味并对眼和呼吸道有刺激作用；
2） 对池子结构、设备和管道有腐蚀作用；操作管理水平要求高，否则会发生安全事故；
3） 长期与池水接触会使人的头发变色发黄，影响美观；
4） 最为严重的是氯化消毒的氧化过程中产生的氯的衍生物可能是致癌物质。

臭氧消毒的特点：
1）反应快、投量少，杀菌力强、速度快。臭氧迅速杀大肠杆菌等扩散在水中的细菌、芽孢、病毒；杀菌数度比氯快600倍，对病毒、原核生物中的细菌等均有有效的杀灭作用。

2）适应能力强，在PH5.6-9.8，水温0-37℃的范围内，对臭氧的消毒性能影响很小；
3）在水中不产生持久性残余，无二次污染；
4）臭氧的半衰期很短，仅二十分钟；
5）能破坏水中有机物，改善水的物理性质和器官感觉，进行脱色和去嗅去味作用，使水呈蔚蓝色，而又不改变水的自然性质。

6）臭氧可有效的降低水中的污染物，减少有机污染物氯化后的副产物（一氯胺、二氯胺、三氯胺、三氯甲烷等）的形成，保障游泳者的身体健康。

臭氧消毒的缺点：
臭氧消毒法设备一次性投资费用较高，此乃影响臭氧消毒广泛推广使用的主要原因。

但处理水成本低、运行成本少、经济指标好。

◆需要强指出的是，目前全球范围内尚无一例死于臭氧中毒的报道，而死于氯中毒的却高达１０万人。

1 游泳池水臭氧消毒系统设计

1.1 CT值是臭氧消毒系统的主要设计参数

其中C代表臭氧浓度，以mg/L计；T代表接触时间，以 min计；两者的积CT值表示消毒过程的有效性。例如臭氧浓度为0.4mg/L，接触时间为4min 时的CT值等于1.6。

1.2 臭氧与水混合的氧化反应

通常用装在旁流管上的射流器把臭氧导入水中，为了保证射流器的进水压力，在旁流管上安装管道泵加压。射流器后的水和臭氧混合液从上侧进入反应罐充分接触后从下侧出水与游泳池循环水主管相接。旁流管中的水在高臭氧浓度下消毒后再和主管中的水混合并产生氧化反应。商业游泳池水循环周期6小时，旁流管水流量为循环水主管流量15%～25%，可保证臭氧在进入主管线前有足够的传质效率和足够的接触时间。

1.3 按下式确定臭氧发生器的大小

臭氧发生器产量（g/h）= 循环水流量（m3/h）× 臭氧投加浓度（g/m3）。

反应罐用来使水中无机和有机污染物被溶解的臭氧氧化并进行消毒杀菌，反应罐上部的排气阀应与臭氧破坏装置连接使在进入大气前除去未溶解的臭氧。

反应罐的容积按下式确定：

　　反应罐容积（m3）= 循环水流量（m3/h）× 旁流水百分比（%）× 反应时间（h）。

在游泳池水温度范围内，池水中溶解的饱和浓度遵循亨利定律，臭氧发生器产气中臭氧浓度越高，水中饱和浓度也越高，溶解臭氧的传质平衡浓度也越高，消毒性能越好。在选择臭氧发生器时应考虑到这一点。
　臭氧消毒在城市游泳池水处理中的应用

自从１８４０年由ＳＣＨＯＥＭＢＥＩＭ发现臭氧以来，其应用已经有相当一段历史了。臭氧作为仅次于氟的强氧化剂和高效广谱杀菌剂已被广泛地应用于游泳池的水处理消毒系统中。
一、臭氧消毒在游泳池水处理中的优点
１、臭氧是一种非常活泼，且氧化能力极强的氧化剂，主要依靠其强大的氧化作用而杀菌。它能氧化分解细菌的葡萄糖氧化酶、脱氢氧化酶，还可直接与细菌发生作用，导致细菌物质代谢的氧化还原过程被破坏，从而破坏了细菌的生长和繁殖过程，造成细菌的死亡。
２、臭氧是一种非常强的广谱杀菌剂。它的杀菌作用迅速，通常在几秒钟内即可有效地杀死水中的细菌、病毒、芽孢及虫卵，臭氧在水中杀菌速度较氯快６００３０００倍。对抗氯性强的芽孢和Ｆ噬菌体的迅速杀灭尤为重要。它能有效地防止传染性疾病的蔓延，特别是对病毒的灭活能力非常强。
３、臭氧是国际公认的环保型绿色杀菌剂，不会对环境造成任何二次污染，用臭氧在游泳池水处理中的消毒可以从根本上避免像三卤甲烷（ＴＨＭＳ）这样令人厌恶的致癌卤代有机物的产生。臭氧消毒消除了氯氨化合物的形成，从而避免了游泳池水对人体的不良影响。正是这些氯氨化合物会刺激游泳者和运动员的皮肤、眼睛、呼吸道，所以游泳时的红眼及皮诊即由此产生，对头发也有着漂白的作用。
４、采用氯消毒随着时间的延长，从水中蒸发出来的氯代有机化合物以及氯气等有毒气体，聚集在室内游泳池上方不易散去，时间长了容易损害人的呼吸器官，严重影响人们的身体健康。而使用臭氧则不会产生此种问题，臭氧的消毒过程是个完全的氧化过程，的产物就是溶解氧，因而可长期保证水质的良好。
５、臭氧是最强的氧化剂，可有效分解水中的有机高分子化合物，氧化水中的铁、锰等金属离子和氧化分解水中散射光线的微小有机体，从而大大提高了水的感观度和清澈度，使池水呈现出美丽的浅蓝色。水质完全符合国际泳联及国际卫生组织的水质标准。
６、臭氧的制作原料是取之不尽，用之不竭的空气中的氧气，因此，在生产过程中不必考虑搬运或储藏的问题，臭氧发生器操作使用非常简单，具有很高的安全性，日常管理和维护工作也较简单。
二、游泳池消毒系统中臭氧的产生及其投加方式
按臭氧产生的方式划分，目前的臭氧发生器主要有三种：一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。用于游泳池消毒系统中一般采用高压放电式臭氧发生器。由Ｓｉｅｍｅｎｓ发明的臭氧发生器技术，是使用环境空气作为气源，输入的空气被臭氧传输系统吸入后，先在空气处理系统中被干燥和净化。然后经气体流量计到达臭氧发生器，空气流动于两个高压场之间，将干燥了的气体（空气或氧气）在冷却水和带有金属电极的玻璃管电极之间加上高达１２ＫＶ的交流电产生无声放电。所产生的高能自由电子将氧分子离解为氧原子，随后氧原子与氧分子之间发生碰撞产生臭氧。
即：１／２Ｏ２ ←→ Ｏ Ｏ ＋ Ｏ２←→ Ｏ３
 为了不让臭氧泄露并使已经制备好的臭氧气体得到充分的利用，一般都采用负压投加的方式进行消毒，以保证水处理机房中臭氧消毒系统的安全性。
 臭氧投加系统中混合器的作用相当重要，由于只有溶解于水中的Ｏ３才是有效的，因此为了使臭氧气与水充分而紧密的混合，以利于臭氧的溶解，一般设置一个加压水泵，使压力水经过文丘利式射流器将臭氧带入混合罐中，让臭氧与水充分混合接触溶解。随后进入反应罐，整个臭氧气与水混合接触时间至少２～３分钟，这个阶段称为接触氧化，是臭氧消毒的主要完成阶段。经过这个装置消毒灭菌之后流出来的水就是干净无菌的。
臭氧有毒，它在水中的浓度超过０．０５ｍｇ／ｌ时，会对人产生危害和对设备造成腐蚀；而且在泳池中施放后，还会降低水的透明度。所以必须将残余臭氧通过吸附器加以去除。在反应罐和活性碳罐上部都分别装有自动排气阀，能自动将未溶解的臭氧、空气和多余臭氧及时排出，经过残余臭氧吸附器吸附清除到允许的范围内之后，再排出到大气中。
另外臭氧消毒效果的好坏取决于投加量大小和接触时间的长短。臭氧的投加量与水温和水的接触时间以及消毒方式都有关，如果通过大剂量的臭氧的投加，虽然可以非常有效的去除水中的病菌和有机物，但同时产生了较多的残留物。游泳池中存在着大量的残留物是一件很危险的事，所以在投加臭氧进行消毒的反应罐之后都必须增加活性碳罐。因为活性碳对残余氧化物有很好的吸附能力。活性碳不仅能够吸附游泳池水中多余的臭氧，而且还可除臭、除味、除色、除原水中的铁和锰，以及除水中的有机物。所以，对改善游泳池的水质是非常有效的。
三、臭氧消毒系统在游泳池水处理中的实际应用：
臭氧在游泳池水处理消毒系统中的实际应用有以下几种流程：
１、全循环流量饱和臭氧消毒系统
其特点是：游泳池全部循环水量，经过砂滤后，注入０．８～１．２ｐｐｍ的Ｏ３经过反应罐进行不少于２分钟的接触反应，再进入活性碳对残余臭氧和其它杂质、异味进行过滤吸附，然后回到游泳池。
目前、竞赛游泳池及池水卫生要求很高，人数负荷很高的游泳池和水上游乐池、宜采用这种循环水过滤与残余臭氧吸附过滤分开设置的全部循环水进行消毒的全流量臭氧消毒系统。
见图 全流量饱和臭氧消毒的水处理系统示意图

1-游泳池；2-均衡水池；2-循环水泵；4-砂过滤罐；5-臭氧混合器；6-反应罐；7-剩余臭氧吸附过滤器；8-加热器；9-臭氧发生器；10-负压臭氧投加器；11-加压泵；12-臭氧监测器；13-臭氧尾气处理器；14-长效消毒剂投加装置；15-PH调整投加装置；16-风泵；17-混凝剂投加装置；18-PH探测器；19-余氯探测器；20-臭氧取样点。

这种消毒方式采用的是全部循环流量都与投加的臭氧充分混合、接触反应。这种消毒方式既保证了消毒效果，又能保证池水水质。但这种方式设备多（除过滤罐外，还有混合器、反应罐及残余臭氧吸附过滤器等）、造价高。和以及有特殊要求的游泳池宜采用。深圳游泳跳水馆就是采用的这种消毒方式。
２、 流式臭氧消毒系统
在分流式臭氧投加系统中，采用投入０．４～０．６ｍｇ／ｌ臭氧，先对２５％的循环水量投加臭氧进行消毒，并将此充分溶解有Ｏ３的循环水作为载体，然后再与剩余未投加臭氧的７５％的主流循环水量混合，进行稀释并利用分流消毒水中剩余臭氧继续进行消毒。这种消毒方式减小了反应罐的体积，取消了活性碳吸附过滤罐，从而减小了占地面积，降低了投资和运行成本，并且又能保证消毒杀菌效果。这种消毒方式增加设备不多，且体积较小，最适宜用于原有游泳池的改造。
见图二 分流量臭氧水处理系统示意图

1-游泳池；2-均衡水池；2-循环水泵；4-砂过滤罐；5-臭氧混合器；6-反应罐；7-臭氧尾气处理器；8-臭氧发生器；9-负压臭氧投加器；10-长效消毒剂投加装置；11-流量计；12-加热器；13-加压泵；14-混凝剂投加装置；15-PH调整投加装置；16-风泵；17-pH值探测器；18-氯探测器；19-臭氧取样点；20-臭氧监测器。

四、影响臭氧消毒的因素
1、 PH
用臭氧气对游泳池水进行消毒时，若ＰＨ值增高，则所需浓度必须增加。因为尽管ＰＨ值的变化对臭氧的消毒能力影响不大，但是ＰＨ值的增长会减少臭氧在水中的半衰期。游泳池水的ＰＨ值控制一般在７．２～７．５之间最为适宜，偏酸、偏碱都应及时加药进行调整。
2、水温
因为水温越高，臭氧的溶解度越小。温度降低，有利于臭氧的溶解，可增强其消毒作用，甚至在０℃时，亦能保持较好的杀菌效果。所以在臭氧用量不变的条件下，水温越低，消毒效果越好。因此，在气温回升，水温升高时，臭氧量应相应地增加，以保证消毒效果。
表一 游泳池水处理中臭氧的投加量和水温的关系

    游泳池水温度  臭氧的投加量

    小于２８ ℃    ０．８ ＰＰＭ;;     ２８－３２ ℃   １．０ ＰＰＭ

    ３２－３５ ℃  １．２ ＰＰＭ;;       大于３５ ℃    １．５ ＰＰＭ

3、浊度和色度
池水的浑浊度过高，杀菌效力大大降低。因此对于浊度较高的水消毒时，应先澄清和过滤，然后再用臭氧消毒。水的色度对臭氧消毒效果也有影响，有人试验，水的色度每增加一个单位，臭氧的灭菌用量要增加0.1~2mg/l。此外有机物可降低其杀菌作用。
近年来关于臭氧用于游泳池水处理消毒方面得到了很快的发展。正因为臭氧消毒水，作用迅速，效果可靠，消毒后不像, 加氯那样产生可能有致癌作用的卤代有机物，所以，在人类重视健康的今天，越来越多的国家将臭氧消毒广泛应用于游泳池的水处理系统中，是现代游泳池消毒剂中的发展方向，国外很早就在游泳池中采用臭氧消毒，目前国内新建的大型游泳场馆也开始采用了臭氧消毒。但是，臭氧消毒也存在一些缺陷：如臭氧消毒设备一次性投资较大，能源电耗多，相对氯制剂臭氧无持续消毒功能。所以，为了防止新的交叉感染和应付突然增加的游泳人数所造成的污染，还需要向池水内投加少量的氯，以保证池水余氯符合标准规定。相信随着科技的进步和体育产业的发展，在满足人们追求健康，体现以人为本、增加舒适度的今天，臭氧消毒在水处理系统中的应用必将越来越广泛、深入。