游泳池臭氧消毒

1、臭氧消毒在游泳池中的应用讲稿提纲臭氧并不是什么新东西,它一定在史前就存在。那时的臭氧也可能象今天一样,自然的产生在两个地 方:1. 大气层外缘的臭氧层,是由太阳射出的紫外线激发自然界的氧气而产生的;2. 在雷电时,闪电(电弧对自然界里的氧气放电也产生臭氧,这时就能闻到它的清新的“青草味” 。 一.臭氧特点臭氧是由三个氧原子所构成的分子,常温下是低浓度无色的气体,它比空气重 1.7倍,比氧气重 1.5倍。由于它的三个氧原子极不稳定,极易分解成由两个氧原子构成的氧分之。一般来说,臭氧的氧化 力为氯的 7倍,杀菌力为氯的 3000倍,所以对大肠杆菌、葡萄球菌、沙门氏杆菌等,在经过臭氧的处 理后,均可

2、被有效的杀灭。臭氧具有优异的杀菌、除臭、解毒、净化水质和空气的作用。它还能够抗家电产品及计算机等所 释放的辐射线,并且能够氧化分解有毒气体及杀灭浮游于水中或空气中的各种病毒及细菌。臭氧对灭菌的方法是将细菌的细菌体直接氧化,即破坏其 DNA 的基因而达到其抑制的效果。 二.臭氧性质臭氧在常温下易被分解为氧,它是一种强氧化剂及强力的消毒杀菌剂。在水中溶解量随着臭氧浓 度的增加而升高,使用臭氧杀菌时,应注意是否达到灭菌浓度。臭氧之杀菌能力又与臭氧在水中还原为氧的时间有关, 温度愈低, 臭氧被还原为氧气之时间较长, 故杀菌能力因而加强。臭氧亦能促进溶在水中之重金属离子氧化而沉淀,分解水中之有机物,其通

3、入 时间愈长,则水中浊度、SS 值(悬浮物 、COD(化学需氧量 、均有显著降低,使水质澄清,故臭氧可 用来净化水质。臭氧在气体时呈现浅蓝色、液体时为深蓝色、固体时为暗紫色。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.臭氧应用臭氧是一种良好的氧化消毒剂,被广泛应用于水处理、有机合成、食品等消毒方面。臭氧应用于净水 处理上的主要用途,包括去除水中溶解性的有机物、色度、臭味、浊度、硫化物、氰化物、铁、锰、 氨氮消毒(灭菌及不活化病毒等。传统的加氯处理,会导致水中的有机卤化物的含量增加,对人体有 不良的刺激影响,而且他们多数是致癌物;如果用臭氧来处理,可将大量有机物氧化破坏分解

4、,减少 水中的有机卤化物。四.臭氧发生器的种类及选用A. 高压放电式臭氧发生器:利用在雷电产生臭氧的原理,应用高压放电激发氧气制取臭氧。它是使用一定频率的高压电流创造高压电晕电场,使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应,从 而制造出臭氧。 这种臭氧发生器具有技术成熟、 工作稳定、 使用寿命长、 臭氧产量大 (单机可达 1Kg/h 等优点,所以是使用最广泛的臭氧发生器。在高压放电式臭氧发生器中又分为以下几种类型:1、按发生器的高压电频率划分,有工频(50-60Hz、中频(400-1000Hz和高频(>1000Hz三种。 工频发生器由于体积大、功耗高、效率低等缺点,目前已基本退出市场。中、

5、高频发生器具有体积小、 功耗低、臭氧产量大等优点,是现在最常用的产品。2、按使用的气体原料划分,有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。 空气型通常是使用空气(如压缩空气作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的,而空气中氧气的含量 只有 21%, 所以空气型发生器产生的臭氧浓度比较低, 同时还会衍生氮化物。 而瓶装或制氧机的氧气纯 度都在 90%以上,所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。在游泳池环境消毒中,通常使用空气型发生器。 在市政水处理中,应优先考虑氧气型发生器。而在游泳池消毒中,国外推荐选用空气和空气预处理富 氧型。3、按冷却方式划分,有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生

6、大量的热能,需要冷却,否则 臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好,工作稳定,臭氧无衰减,并能长时间连续 工作,但结构复杂,成本稍高。风冷型冷却效果不够理想,臭氧衰减明显。大型发生器或重要场所使 用的发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的发生器或对发生器性能要求不严格的 场所。4、按介电材料划分,常见的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。其中石英 管由于具有介电常数高、壁厚均匀、椭圆度好、耐高温、耐潮湿等特点而最常被一些高性能的臭氧发 生器使用。陶瓷板易脆裂,只适用一些小型发生器。陶瓷管的壁厚和椭圆度不易控制,容易出现放电 不均匀的问题,所以使用的不多

7、。玻璃管和搪瓷管介电常数低,耐高温性能差,易炸裂,只有在一些 低端发生器上使用。5、按臭氧产生部件的结构划分,有密闭式和开放式两种。密闭式发生器的结构特点是密封体本身 就是电极,臭氧能够集中使用,如用于水处理。开放式发生器的电极是裸露在空气中的,所产生的臭 氧无法集中使用,通常只用于较小空间的空气净化或某些小型物品表面消毒。密闭式发生器可代替开 放式发生器使用。密闭式发生器的成本远高于开放式发生器。值得注意的是,现在有些人把开放式发 生器硬性封装起来,冒充密闭式发生器。这样做的结果是由于大量的热量无法及时散发,臭氧衰减严 重,发生器也很快烧损。B. 高压放电式产生臭氧,再用紫外线激发臭氧后生成

8、羟基,采用羟基消毒同时分解了臭氧。是奥宗尼亚三氧公司的专利产品和世界最高的臭氧技术。它的消毒原理主要是羟基(-OH消毒,而不 是臭氧直接消毒。它集分子筛空气预处理、高频臭氧发生模块、紫外线激发臭氧后生成羟基、臭氧接 触反应罐、电热尾气破坏装置于一体,体积紧凑、功能密集、技术高超,专门为游泳池和按摩浴池设 计和制造。C. 紫外线式臭氧发生器:利用从太阳射出的紫外线激发氧气而产生臭氧的原理是使用特定波长(185mm的紫外线照射氧分子,使氧分子分解而产生臭氧,它的臭氧产量低、使用的紫 外线灯管需更换,这种臭氧发生器使用范围是小型的游泳池;由于它设备结构紧凑、占用空间小,安 装、使用和维护简单,用于游

9、泳池的辅助消毒时具有优势。D. 电解式臭氧发生器:采用 PEM 膜复合电板电解纯净水而产生臭氧这种发生器能制取高浓度的臭氧水,制造成本低,使用和维修简单。但由于有臭氧产量无法做大、电 极使用寿命短、臭氧不容易收集等方面的缺点,其用途范围受到限制。目前这种发生器只是在一些特 定的小型设备上或某些特定场所内使用,不具备取代高压放电式发生器的条件。五.游泳池臭氧消毒的几大问题:1.CT 值问题:CT值是臭氧消毒系统的主要设计参数,对于奥林匹克比赛和其它大型高标准游泳 池 CT 值为 1.6。当氯作为主要消毒剂而臭氧作为精处理消毒剂时,CT 值可小于 0.8,臭氧浓 度小于 0.5mg/L,接触时间小

10、于 1min。 有些地区采用低的 CT 值 0.8,臭氧浓度为 0.2mg/L 0.25mg/L,接触时间为 3.5min4min,此时作为辅助消毒的加氯量可减少 65%。2.全流和分流的问题:全流比分流的消毒效果好, 但分流要比没有臭氧消毒的好, 要在性价比适 当的基础上选择全流消毒或分流消毒方式。3.臭氧的碳过滤和臭氧的毒性问题:对于奥林匹克比赛和其它大型高标准游泳池 CT 值为 1.6, 对 于高浓度的臭氧消毒是通过尾气破坏和水中残余臭氧活性炭过滤和吸收来处理的。 对于小型臭 氧辅助消毒时, 臭氧的产量和残余臭氧都没有大到对人体产生毒性的程度, 不需采用活性炭过 滤和吸收。 实践表明,

11、水中和空气中微量的残余臭氧不但不会对人体有害, 还会起到一定的净 化作用。 由于它极强的氧化性和活泼性, 它会在氧化反应的同时立刻分解, 不会造成残余量的 积累和增加。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时性, 但是它对游泳池中的水质 没有消毒的持续性,氯、碘等具有持续消毒的性质。5.在游泳池和浴池的水处理中臭氧应采用负压投加。6.在采用氧气源和空气预处理富氧源制取臭氧时, 尾气破坏装置要采用电热式。 因为尾气活性炭 破坏式会使活性炭发热并燃烧。7.臭氧在游泳池和浴池的水处理的应用,已近 70年的实践,积累了丰富的经验,我们要较多的 学习、吸收和借鉴这些成功的经验,指

12、导和规范我们的游泳池臭氧水处理技术。六.游泳池臭氧消毒的系统设计1. 全流量系统(Full-flow2. 分流量系统 (Slipstream 3. O3-UV系统 (UV-Ozone1、全流量臭氧消毒系统(Full-flow 全流量系统就是全部泳池循环水与臭氧接触的方法,这一方法是早期应用臭氧处理池水广泛采用的方 法,适宜于城市公众性、竞赛型、以及一些负荷大对池水水质及空气质量要求较高的游泳池。这一方 法在 20世纪 70年代中开始在法、英被采用,由于改善了室内空气质量,因此可以减少新鲜空气的置 换量,而大大节省电耗,尤其是冬季,所节省的能源完全可以抵消发生臭氧所增加的能耗【2】 。英、 法等

13、国均提出了泳池建设、运行指导文件【3】 ,德国后期也在一些规范中作了修改,这一全流量臭氧 系统在 80年代得到了十分迅速的发展。臭氧投加量为循环水量的 0.8-1.0 mg/L,一般采用由射流器中产生的负压发生臭氧,射流器中饱和了 臭氧的水再与主管水流合并,并在接触罐中反应不低于二分钟以达到杀菌的目的。根据当时一些环保 组织的推荐,要求返回泳池的残留臭氧应尽量降低。早期,欧洲引用德国经验,此残留值的最高容许 值为 0.05 mg/L【4,5】 ,这样离开接触罐的水中残留的臭氧均要在活性炭臭氧破坏层内分解掉以保证 返回池水中的臭氧低于 0.05 mg/L。 这一技术要求及设计方案在很大程度上限制

14、了全路系统, 因为要使 臭氧与水有足够的反应时间,又要使残留系统的臭氧不超过 0.05mg/L,就只有增加臭氧的投加量或者 安装体积庞大的接触罐及活性炭破坏层,这样至少有 3040%臭氧白白浪费掉。这一方法还带来消耗活 性炭,活性炭氧化而颗粒变小以至渗入水中,活性炭层易积累微生物,使池水浊度下降,过滤效率降 低。此外,为了保持池水中有一定残留杀菌剂,还要加氯,使游离氯的含量保证在 0.5-1.0 mg/L。八 十年代的后期在世界卫生组织 (WHO 发表了欧共体、 美国的臭氧水中允许量 【5】 , 提出此值为 0.1mg/L,并被绝大多数国家认可。从此,这项技术方案得到了进一步发展。九十年代,人

15、们利用 WHO 放宽水中 臭氧含量这一有利条件,在积累了许多全流量系统推广应用经验后,又推出了第二代臭氧处理方法, 即分流量系统技术的产生。2.分流量臭氧消毒系统 英国的工程人员于八十年代初发现: 全流量系统时公众性泳池,即使部分臭氧能力停运,水质影响不大。 九十年代美国环境保护局(EPA规定泳池大厅空气中最大允许量(8h接触为 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,空气质量仍符合要求,由此提出了针对全流 量系统而言的所谓不脱除臭氧处理方法。 大部分池水循环为逆流并且循环次数大于 6次, 臭氧到达池内每一点的时间不超过五分钟, 而臭氧

16、的半衰期则为 20分钟。由此提出了,只要使返回入池中的水中残留臭氧在 0.05-0.15 mg/L之间,系 统将保证得到各种指标的最佳值。 只要达到使全部池水在 24小时内与臭氧接触一次,就可以保证其以全路系统杀菌的效果综合以上观点,英国电工协会于 1985-1986年在 Cirencester 体育中心室内泳池做了示范装置试验, 试验结果由休闲游泳协会的一些医学专家提出,结论是可以进一步削减氯用量,降低室内氯味,避 免眼、鼻粘膜刺激,对消除气喘类病症提供了极为有利的条件。九十年代中期,分流量系统流程问世。臭氧投加量为全流量系统的 1020%或 0.1-0.2 mg/L即可。实 际运转时循环池

17、水的 2025%进入射流管, 臭氧投加量为 0.6-1g/m3,经过不低于 2分钟接触后与系统水 混合,在加氯后返回泳池,活性炭分解器只在放空系统中安装以保障空气中臭氧低于 0.1ppm。与全流 量相比,分流量系统能节约 50%以上的臭氧消耗。分流量系统主要应用于已有公众性泳池的改建,特别在受到占地面积及资金限制时尤为首选方案。一 些新建的 50米标准池对象为学校、小区及酒店,即不像市政泳池或游乐池这样负荷较大,均可采用分 流量系统。值得一提的是,在加拿大许多省内,包括安大略省、不列颠哥伦比亚省及阿尔巴脱省公众性泳池几乎全部采用分流量系统技术,即使对大型游乐池及比赛池也不例外。目前,分流量系统

18、继续在接触反应罐后加氯 0.5-1.0 mg/L,但也有众多报道称,完全不加氯(溴剂 的泳池,即无氯泳池,在欧洲已得到推广。3. O3-UV臭氧消毒系统 在一个臭氧发生模块中增加一个紫外线灯管叫做O3-UV系统。这是分流量系统的进一步发展。它也是采 用分流量系统技术,并将紫外线能激发臭氧活性,并加速其与水分子生成羟基游离基(OH-的特点结 合在一个模块中。OH-是臭氧与水反应后的活性物质,比次氯酸根(ClO-的氧化能力大 10-100倍,杀菌性能大 3125倍,这是O 3 -UV系统的理论依据。过滤后的水管上,旁路部分水经O3-UV一体机处理后返回系统。在O3-UV一体机内池水经箱内增压泵,射

19、流管与臭氧混合,并经接触反应罐反应后返回池系统内,由于 紫外线的照射,增加了OH- 的生成,加速氧化与杀菌作用,并使离开接触罐的水中臭氧能得到充分分 解。O3-UV方法,不仅能保证与分流量方法一样的低臭氧投加量和同等的杀菌、氧化效果,而且避免了使泳 池水中臭氧含量过高(例如 >0.15 mg/L的危险。由于UV的作用接触罐的体积小,也不必使用活性炭 分解臭氧,对保证水质透明度更有保证。O3-UV系统的使用可以降低氯剂的用量,Phil Castle报导【7】他们将多个条件相仿的泳池,进行全路、 旁路及UV的对比试验,历时 4个月,证明在满足杀菌、氧化要求的情况下,UV系统氯剂的用量可以进

20、一步下降,并使水中结合氯、游离氯分别降到 0.2 mg/L,0.4 mg/L以下,这在一定程度上使池水中的氯 胺及THM得到大幅度降低,这对满足环保方面日益严格要求将是十分重要的。在O3-UV系统中, 臭氧与UV的协同作用生成羟基游离基 (OH- 可以加速有机氯的分解。 游离基的生成及 与有机污染物的作用在UV光学作用下,几乎是瞬间完成的,时间极短,并只有在UV光照下才能进行, 因此臭氧不会进入池水中,过程的安全性更高。试验证明,O3-UV系统的高效过程其优点可归纳如下: 高效控制微生物 大幅度降低氯胺,三卤甲烷 水透明性高,水质优。 室内空气新鲜 降低对皮肤,眼睛的刺激 对游泳者及工作人员不

21、产生不利健康的物质 避免使用活性炭罐的麻烦及卫生方面的问题 降低水中游离氯含量 需用厂房面积小,安装、操作容易,维护也较简单O3-UV系统在一些高档泳池中已得到大量使用。近年来在比赛用泳池中也得到大量推广。七、臭氧水处理技术的安全问题 臭氧对人体有害已得到证实，防止它对人们的不利有相关联的两个因素：一是空气中的臭氧含量应不 大于 0.1ppm,这一点并不难做到， 因为大概在 0.01ppm 时人们的嗅觉就能发现臭氧的存在， 采用相应措 施就能避免事故的发生，这一点臭氧发生器的供应商对其产品均有严格的操作说明，所以只要遵照要 求即可。二是泳池水中氯胺与三卤甲烷（THM）问题,其中氯胺虽有臭味但毒性不大，本身就是一种杀 菌剂，脱除 THM 的化合物；THM 却是一项众多医学专家十分关注的问题。 世界各国泳池水标准中均规定 THM 最高含量应低于 100g/L。这个要求大部分以臭氧为主的杀菌技术 是完全可以满足的。最近世界泳联（FINA）提出的“FINA2002-2005 手册”T