臭氧消毒在游泳池水处理中的分析报告

随着社会经济的发展，人们的生活要求不断提高，于是许多游泳馆应运而生，作为一项休闲健身运动，逐渐走进普通老百姓的生活，随之而来的是许多问题，如：药物伤人，空气质量不好等。所以，一些大型、高级游泳馆采用了臭氧消毒系统，其水质和空气质量比传统消毒方法有了显著改善。尽管臭氧层消毒在国外应该用于游泳池已有很长的历史，但国内由于臭氧消毒系统成本较高，系统较为复杂，限制了其推广应用。

一、臭氧消毒与常规消毒相比具有显著优势。

常规游泳池采用以氯为主的氧化消毒方式，以往使用液氯，由于液氯储存和使用比较危险，所以现在用次氯酸钠溶液，利用CI臭氧的氧化性来达到消毒的效果。这一方法在水中经常生成许多对人体有害的物质，如氯仿等。高浓度的余氯还会对观光客皮肤的毛发和眼睛造成不良影响。因此氯气的使用量和使用量一直是游泳馆的发展方向。臭氧层具有极强的氧化能力，可快速杀灭水中的细菌、真菌、大杆菌、病毒等致病微生物，并能彻底氧化有机物，达到除味降浊的效果，改善水体的美观指标，提高水体的物化程度，使水体呈现出令人愉快的蔚蓝色。

二是材料和方法。

1.地面游泳池。试验所用的地面泳池为可充气地面水池(型号57229)。水槽直径和高度分别为5.5米和1.2米，容积为21.2m3。

2.臭氧水处理系统。该污水处理系统由臭氧发生器、水泵、砂滤器、射流器、混和器、活性炭过滤器等组成，本实验采用PEM电解式臭氧发生器(DTPEM800)，它的额定臭氧量达到700毫克/小时，功率50W，使用寿命可达8000小时，维修周期可累计400小时。PEM电解法与其它臭氧发生技术(如电晕法)相比较，具有如下特点：(1)结构简单，没有空气压缩机和干燥器等外设；(2)低压直流电解技术体积小、噪声低且安全。泵的功率是120W，扬程是5m(4m3/h)。砂过滤器内装有直径0.45~0.55mm的石英砂25kg左右。其收缩角度和扩张角均为8°，喉管直径12mm，喉管长1mm左右，喉管长1mm。圆筒形混合器长1.5m，直径0.5m，有效容积0.28m3，其内壁由三层PVC与聚酯纤维网组成，内层以2层PVC胶布压实而成。直径2.5毫米的颗粒状活性炭被装入活性炭滤芯。将池底的水抽出来，用收集器捕捉粗浮，然后用砂滤器将微细悬浊物清除掉；经过喷嘴后，以负压方式加入臭氧；且混匀溶解，在混合器内停留3~6min，达到彻底杀菌效果；消毒后的水通过活性炭过滤，除去过多(或自由的)臭氧；处理过的水快速混合于池中。

3.电解盐水处理系统。盐电解法水处理系统是由泵、砂滤器、盐电解反应器等组成。其盐解反应装置额定功率为250W，其他设备与臭氧法相同。用集毛器和砂滤器分别从池底抽除水中的粗浮游物和微细悬浊物，在盐电解反应器中用3000~5000mg/LNaCl的游泳池水中电解后，生产出一定量的次氯酸钠，处理过的水回到池中，快速搅拌均匀，达到杀菌效果。

三是结果和讨论。

1.臭氧水处理系统的工艺条件优化。(1)臭氧用量对灭菌效果的影响。细菌总数在48000~71000/mL之间，大肠埃希菌群数2200~3000个/L。臭氧发生器1、2组运行12h后，池内细菌总数、大肠菌群数均未达到国家标准(标准规定细菌总数≤1000/mL、大肠杆菌群数≤18/L)。3或4组臭氧发生后，经12h臭氧处理池内细菌总数为310个/mL、200个/mL、15个/L，大肠菌群数量达到国家标准。研究表明，该臭氧法水处理系统需选择3组(在2100mg/h)以上的PEM臭氧发生器。臭氧水接触反应时间应符合CT≥1.6(C为臭氧浓度(mg/L);T为反应时间，min)。在这个试验中，在3组臭氧发生装置启动情况下，CT值2.1，符合设计要求。而CT值高于1.6，主要是由于自行研制的聚氯乙烯材料制作而成，成本低，设计体积大，适宜延长反应停留时间T。PEM臭氧发生器超过3组时，混合器水中的细菌总数≤91个/mL，未检出大肠杆菌。由于混炼过程中臭氧浓度较低，混合器内的灭菌效果较大。（2）循环水流量对杀菌效果的影响。随着循环水量的增加，细菌总数和大肠埃希氏菌的去除率也随之增加。经12h后，循环流量大于4m3/h，臭氧法处理系统运行12h后，池水中细菌总数≤200，大肠杆菌群数≤15/L，菌落总数≤99%。为了节省能源，该系统最好的循环水流量是4m3/h。(3)活性炭滤池对池水质的影响。活性炭滤器是否被应用于臭氧处理系统中，作为吸附剩余臭氧层的设备，其效果并不显著。在2种情况下，在12h运行时，池内细菌总数和大肠菌群达到国家标准。而不采用活性炭过滤器时，池水中的氧化还原电位较高(ORP=800~900mV)，局部水体臭氧浓度可达0.12mg/L(设计规定不超过0.10mg/L)。所以，活性炭过滤器是臭氧法水处理系统中必不可少的设备之一。

2.臭氧法和盐电解法的比较。(1)对比杀菌效果。细菌总数在15000~25000/mL之间，大肠埃希菌群数600~800个/L。采用臭氧法处理4h后，使用臭氧法处理的细菌总数和大肠埃希氏菌群数分别为8000个/mL和320个/L，使用盐电解的分别为14000个/mL和600个/L。实验证明，臭氧法消毒速度较快，运行初期消毒效果明显好于电解法。用12h后，用臭氧法和盐液进行电解处理，细菌总数、大肠菌群均达到标准，2种处理方法均达到了要求。在此过程中，电解盐产生的次氯酸钠不断累积，浓度逐渐升高，杀菌效果增强。(2)处理后水质理化指标比较。相对于初期水质，臭氧消毒对地面游泳池水中的余氯、ORP、pH值等影响较小，但盐电解法的影响较大，水池中余氯、ORP、pH值显著升高。尽管以上指标仍在国家标准允许范围内，但余氯含量明显增加，对游泳运动员的身体健康不利。相对来说，臭氧法在游泳池水处理方面更安全。但是，经过臭氧消毒后的余氯和臭氧残留可以忽略，属于无残留保护消毒方法；用盐电解法处理后，水中的余氯含量很高，属于有剩余的保护消毒方法。因此，臭氧处理后，池水中细菌的生长速率可能高于氯消毒。依据该试验结果，推荐臭氧水处理系统的运行周期为12h/d。(3)比较运行费。臭氧法水处理系统投资费用一般比盐电解法高2~3倍，比较了电晕法和电解盐电解反应器在标准池中的应用效果。试验中所用的PEM电解臭氧发生器，与电晕法臭氧发生器相比，减少了空气压缩机、干燥器等周边设备，结构简单，成本低。所以，这套臭氧水处理系统投资费用估计在文献报道的最低限度上，也就是电解盐方法的2倍。

结果表明，臭氧处理后游泳池水中各项理化指标变化不大，而盐电解法处理后，池水的余氯、ORP、pH值显著上升。臭氧法水处理系统运行费用明显低于盐电解法。