无氯游泳池水技术

无氯游泳池水技术 中国建筑设计研究院 无氯游泳池技术 赵昕、钱江锋、高峰、朱跃云 (中国建筑设计研究院) 摘要: 传统氯消毒技术由于泳池中余氯的存在而产生刺激的气味以及诸多副产物，如氯胺、三卤甲烷等对人体的健康带来危害。新的消毒技术如臭氧消毒、紫外线消毒等弥补了上述缺陷，大大减少了泳池中氯的含量，但是依然需要投加少量的氯以维持持续消毒效果，还存在产生副产物的问题。无氯游泳池完全采用臭氧对泳池水消毒，通过控制水中的剩余臭氧量而保证持续消毒效果，完全消除了氯制剂的影响，适用于负荷低、专业性强的游泳池。 关键词: 游泳池 氯消毒 臭氧 紫外线 无氯 ORP监测 逆流式循环 游泳池池水消毒技术是保证游泳池池水水质卫生的关键工艺。以前游泳池多采用传统的氯消毒技术，容易在消毒过程中产生氯胺和三卤甲烷等诸多副产物，这些副产物不但影响游泳池环境的舒适度，而且对人体健康造成一定的危害，特别是对于运动员等需要长期在游泳池中停留的人员伤害更大。为了降低氯制剂的危害，提高消毒效果，改善游泳池环境的舒适度，新的消毒技术如臭氧消毒、紫外线消毒技术被应用到游泳池消毒工艺中;但传统的臭氧和紫外线游泳池消毒工艺，在消毒之后依然需要添加少量氯制剂作为持续消毒剂，还有产生氯副产物的可能性。 1( 传统氯消毒方式 氯消毒剂的种类较多，如液氯、次氯酸钠、次氯酸钙、漂白粉精、二氧化氯等。其杀菌消毒机理和效果基本相似，都是使氯在水中产生次氯酸，次氯酸会扩散到细菌的表面，穿过细胞膜进入细胞内部，在细菌内部由氯原子的氧化作用来破环细菌中的某种酶的系统,最后导致细菌的死亡。 HCLO H,,CLO , 氯及氯制品消毒剂不仅杀菌效果好，而且使用经济，因而目前被广泛用于各类游泳池的池水消毒。但是消毒过程中会诸多副产物而对人体的健康造成危害。 1)氯在消毒的过程与池水中的有机物发生反应，会产生一些人们不希望产生的副产物，如二氯胺、三氯胺所造成的氯臭气味和对游泳者和管理人员带来眼睛和呼吸道的刺激，影响人的身体健康。 1 中国建筑设计研究院 NH3,HClO NH2Cl,H2O NH2Cl,HClO NHCl2,H2O NHCl2,HClO NCl3,H2O 2)氯还会产生致癌副产物,包括三卤甲烷、卤乙酸、卤代酚、卤代醛、卤代酮、卤乙腈、卤代硝基甲烷等，其中主要是挥发性的三卤甲烷和非挥发性的卤乙酸。卤乙酸和三卤甲烷都是“三致”物质(致癌、致畸型、致突变)，这些三致物质对人体健康构成潜在威胁。 3)氯消毒不能有效杀灭池水中的隐孢子虫和贾第鞭毛虫; 4)氯消毒过程会使一些细菌逐渐形成耐氯性。为解决这一问题要采取超量加氯方法以增加次氯酸的含量，并在超量加氯后尚需用硫代硫酸钠、硫酸钠等进行脱氯，以便把余氯浓度 降到允许的限制臭氧消毒 臭氧由三个氧原子组成，在常温常压下为无色气体，极不稳定，分解时产生初生态氧: O O+(O) ; (O)+H2O 2OH 32-- 〔O〕具有极强的氧化能力，对微生物如病毒、细菌甚至芽孢都有极强的杀伤力，还具有很强的渗入细胞壁的能力，从而破坏细菌有机体结构导致细菌死亡。所以，臭氧在水处理中能氧化水中的多数有机物，使之降解，并能氧化酚、氨氮、铁、锰等无机还原物质。 臭氧作为消毒剂主要有以下优点: 1)臭氧是一种强氧化剂，杀菌力强，在与水接触后，仅需几十秒的时间就可以将细菌、霉菌、包子、以及病毒的芽孢等杀灭，其在水中的杀灭细菌和病毒的效果是氯的600,3000倍;能有效地对付抗氯的微生物，同时还能分解氯的残留物。 2)臭氧的原料是取自空气中的氧气，使用完之后的副产物是氧气，可以使泳池周围空气清新，没有残留物影响环境，也不会刺激游泳者的皮肤、眼睛和鼻腔; 3)采用臭氧消毒可以降解致癌物THMS(三卤甲烷)等，所以不存在致癌物的威胁，另外臭氧消毒也不会产生异味; 2 中国建筑设计研究院 4)臭氧具有除色、除味、除嗅和絮凝作用。它能将水中的有机物氧化后，会带电离子，与水中的金属物质如铁、锰、铝和钙等结合，形成一些不溶于水的物质而被滤除，使池水程色泽闪亮、清澈透明、赏心悦目的蔚蓝色; 5)臭氧在水处理过程中不改变水的PH值，也不受水的PH值得影响而改变它杀灭细菌和氧化有害物质的功能和效率。 鉴于臭氧消毒以上的优点，目前在国紫外线消毒方式 紫外光(UV)是波长在100,400nm之间电磁波的一部分。一般分为UVA(315,400nm)、UVB(280,315nm)、UVC(200,280nm)和真空紫外线(100,280nm)四部分,其中起杀菌作用的 3 中国建筑设计研究院 是UVC部分。 紫外线消毒杀菌的机理是细菌和病毒受到紫外光照射后，紫外光谱能量为细菌核吸收，使其核酸结构遭到破坏，各种细菌、病毒等丧失复制繁殖能力，导致细菌死亡，从而达到灭菌效果。 紫外线消毒有如下优点: 1)杀菌效率高、杀菌速度快，对常见的细菌、病毒的杀灭作用一般在15S ( 245 nm ) 二氯胺: NHCl2 + OH 2N + H2O Cl2N + NHCl22N-NHCl + Cl Cl2UV三氯胺: 2NCl3UV2 + 4OCl- + 3HCl + 2H2O ( 340 nm ) 2 5)紫外线占地面积小、运行安全、可靠、维修简单、费用低。 可见，紫外线消毒具有高效率杀菌、广谱性杀菌、无污染、运行安全可靠等优点，并且不会形成有毒副产物，因而目前工程应用也越来越多。 但是紫外线消毒只是具有瞬时杀菌效果而无持续杀菌能力，所以当游泳池池水采用紫外线消毒时，必须配合其他长效消毒剂同时使用，在紫外线消毒之后应再增加长效消毒设备工艺单元，以确保池水不发生交叉感染。 ---- 4 中国建筑设计研究院 4. 无氯消毒方式 通过上述对传统臭氧消毒方式和紫外线消毒方式的分析可知，两种消毒方式对比于传统氯消毒技术有所改进，但都需在池水消毒处理之后另加持续性氯剂消毒剂，并不是真正的无氯，只是降低了氯的含量，在泳池水中依然有余氯的存在，还有可能与人体的皮肤、尿素等接触反应，产生对人体有害的副产物。 另外，传统臭氧消毒方式过于强调臭氧的有毒性，同时也忽略了剩余臭氧的价值，在泳池水与臭氧反应后回到泳池前必须经过臭氧脱除装置，很大一部分臭氧没有起任何作用就被脱除了，实属浪费。 据美国国家职业安全和卫生管理局(0SHA)的实验结果，只要空气中臭氧浓度不大于0.1mg/L、水中臭氧浓度不大于0.15 mg/L，对人体健康就不会造成伤害，因此，只要将泳池水中臭氧浓度控制在0.1mg/L，泳池就绝对安全。 另外，臭氧在常温常压条件下的半衰期为16h，在水中的半衰期为15,30min，可见，臭氧还是有一定的持续消毒效果的，只要保证泳池中臭氧浓度均匀，在循环周期内持续循环，可以保持泳池的持续杀菌效果。 因此，鉴于以上两种对臭氧消毒的新的认识，在传统臭氧消毒方式上对其进行改进，对臭氧进行新的运用，这就是无氯游泳池消毒技术，即向经过池水净化过滤处理后的循环水量投加一定量的臭氧，全程均依靠臭氧进行消毒，不经过池水净化处理工艺流程中的多余臭氧吸附工艺单元，也不再投加长效消毒剂，而直接送回游泳池依靠残余臭氧对泳池水进行持续消毒的方式。其优点如下: 1)具备传统臭氧消毒方式所有的特性和优点; 2)没有臭氧脱臭装置，节省投资，更节能、更经济; 3)与传统臭氧消毒方式相比，没有浪费剩余臭氧的作用; 4)泳池中真正实现无氯，依靠残余臭氧消毒，更卫生、更健康; 但由于臭氧的半衰期较短和高浓度时的毒性，使得该技术使用有一定的限制条件: 1)必须严格控制泳池水中的残余臭氧浓度。需采用ORP水质检测仪对水中的臭氧浓度进行实时控制，准确地维持池水中的臭氧浓度，当池水回水的臭氧浓度偏高(大于0.1ppm)时，关闭臭氧发生器防止空气中的臭氧浓度超标。 2)为了使残余臭氧分布均匀，防止泳池水中局部臭氧浓度过高，必须采用逆流式循环方式，以保证其充分混合均匀; 3)由于残余臭氧浓度不高，且半衰期较短，只能维持低负荷的持续消毒作用，因此， 5 中国建筑设计研究院 无氯游泳池消毒方式只适用于对氯系消毒剂使用有严格限制、游泳负荷较低、管理水平较 高的专用类游泳池; 4)为防止游泳池负荷突然增加、突然性池水水质污染，或臭氧发生器故障等特殊情况下游泳池依然能够正常运行，从设计上仍宜配置备用长效消毒剂，保证泳池安全。 5)当无氯游泳池消毒方式和氯消毒联合使用时，先利用臭氧的强杀菌性对泳池水进行消毒，当必要时再辅助以氯消毒，可不受低负荷限制，适用于各种类型的逆流式循环游泳池。 5. 结论 综上所述，无氯游泳池消毒方式拥有传统臭氧消毒方式和紫外线消毒方式的优点，既能有效杀灭病菌，起到良好的消毒效果，又真正意义上实现了无氯，避免了氯消毒的副作用，既节约能源又环保卫生，在特定条件下是一种优良的游泳池消毒工艺。 6