臭氧對泳池水的處理技術(shù)
一、臭氧的應(yīng)用改進(jìn)了氯化法泳池水的水質(zhì)
我國目前水處理過程中，廣泛使用氯或氯化合物為殺菌劑，泳池水殺菌則幾乎全依賴氯劑。 早在100年前人們就開始使用氯劑進(jìn)行消毒，其中尤以元素氯可以迅速殺死大多數(shù)微生物，而且可以保持水中足夠余氯使抑制作用得以保持而得到推廣。氯具有價(jià)格低廉，來源方便的特點(diǎn)，在泳池水的處理上至今仍被繼續(xù)大量采用。池中的污染物主要為尿素即由泳者帶入的細(xì)菌。一個(gè)泳者據(jù)稱能帶入30-40億個(gè)細(xì)菌及0.5克有機(jī)物。氯在殺死細(xì)菌的同時(shí)卻與尿素、有機(jī)物形成氯化胺及三鹵甲烷（THM）,氯化胺的揮發(fā)性很大是造成室內(nèi)游泳池大廳內(nèi)特殊氣味的主要化合物，對人的眼、耳、鼻、喉粘膜產(chǎn)生刺激。THM則已被確認(rèn)為對小白鼠具有致癌性。美國*（EPA）于2001年7月23日在因特網(wǎng)上公布了THM有害健康的論點(diǎn)，并稱有些人由于*飲用THM超標(biāo)水（EPA標(biāo)準(zhǔn)為100μg/L），可能導(dǎo)致肺、肝及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的癌變，在泳池水中THM的存在，可通過人的呼吸、皮膚的呼吸及滲透對健康構(gòu)成一定危害。環(huán)保工作者還發(fā)現(xiàn)THM一旦生成，在自然環(huán)境中不易分解而發(fā)揮到大氣層中，在到達(dá)大氣對流層后的半衰期可長達(dá)2-3個(gè)月，在此期間將造成對大氣臭氧層的破壞，形成了對人類可持續(xù)發(fā)展的威脅。
針對以上問題，臭氧處理泳池水的技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。臭氧被證明是水處理過程中除氟以外zui強(qiáng)的氧化劑，他首先能以比氯高出百倍的反應(yīng)速度分解有機(jī)物，防止氯與尿素化合成氯胺，又能氧化THM的前驅(qū)物（Precursor），而使THM大大降低。此外，臭氧分解后在水中形成的羥基能夠使多價(jià)金屬離子水解成膠體化合物，通過砂濾器而被過濾掉，這不僅使水的感觀得到改進(jìn)，尤其是水中有機(jī)物被氧化分解，后又被過濾去除，因此即使為了防止交叉感染，泳池中還需保持0.5mg/L左右余氯，氯劑的投加量大為降低，一般只為單獨(dú)使用氯劑的15~20%。
后來的經(jīng)驗(yàn)證明，返回泳池水中的殘留臭氧低于0.15mg/L時(shí)[10],并不會造成任何不利影響,即使*游泳也不致產(chǎn)生健康危害,西方工業(yè)國家尤其是歐洲,不僅普遍接受了這一事實(shí),在約30,000個(gè)泳池中使用臭氧,并進(jìn)一步發(fā)展傳統(tǒng)的德國標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了*取消氯劑的殺菌技術(shù)。這一技術(shù)主要在法國及一些非德語國家推廣應(yīng)用達(dá)30多年，積累了大量有益的經(jīng)驗(yàn)，并為臭氧處理池水技術(shù)的發(fā)展提供了系統(tǒng)、實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)。美洲國家，包括美國近年來已注意到這一情況，開始大量采用臭氧技術(shù)，發(fā)展的勢頭很快，但在應(yīng)用比例上還低于歐洲國家。我國游泳運(yùn)動(dòng)發(fā)展得較晚，泳池的建設(shè)規(guī)模較小，臭氧技術(shù)應(yīng)用不多。近期，隨著對外開放，一些舉行正式或比賽的泳池已按國家規(guī)定或規(guī)范設(shè)置臭氧處理裝置。此外，一些公眾性泳池、高檔賓館、小區(qū)的泳池也都提出了采用臭氧技術(shù)的要求?？梢灶A(yù)見，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及生活水平的提高，我國臭氧處理泳池水技術(shù)今后必將得到加速發(fā)展。
二、臭氧處理泳池水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)
臭氧與氯劑相似，具有殺菌作用，并以快速百倍的反應(yīng)速度，殺死水中常見的大腸桿菌，現(xiàn)已為眾多科學(xué)家闡明，某些病原菌，例如病毒、阿米巴變形蟲、囊胞等能抵抗氯劑，但卻不能幸免而被臭氧殺死。臭氧的使用給泳者以一種可以安全游泳的寬慰。臭氧的另一作用是氧化性能力，他能防止造成泳池室內(nèi)特殊臭味的化合物在水中的積累，包括泳者排泄物與氯反應(yīng)生成的含氯有機(jī)物的積累，這些化合物有一氯胺、二氯胺、三氯胺、THM、氯化肌酸、氯尿等，他們中有不少本身具有色澤或臭味，并都屬THM的前驅(qū)物。臭氧實(shí)際上是在不斷的阻斷這些前驅(qū)物的生成，使游泳池成為池水清澈、空氣新鮮和眼瞼、鼻膜無刺激的健身場所。當(dāng)然，其中尤為重要的是水中THM的大幅度下降，是給予健身人們創(chuàng)造的條件。
臭氧的第三個(gè)作用就是協(xié)助砂濾去除金屬鹽類及有機(jī)物，這是由于有機(jī)物在氧化過程中極易痵`l4l剉2成為多極化合物，并能與多價(jià)金屬陽離子，如鈣、鎂、鐵、鋁等，結(jié)合成絡(luò)合物，并成為微
絮凝態(tài)而被砂濾去除。臭氧能使綠色池水變成藍(lán)色、閃爍、清澈的水體而受到歡迎。 基于如何更好的發(fā)揮臭氧的以上三項(xiàng)作用，結(jié)合環(huán)保、衛(wèi)生及經(jīng)濟(jì)考慮，臭氧處理泳池水的技術(shù)大致可分為四大類型即：
全流量系統(tǒng)（Full-flow）
分流量系統(tǒng) （Slipstream）
UV-O3系統(tǒng) （UV-Ozone）
三、全流量系統(tǒng)
顧名思義，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、競賽型、以及一些負(fù)荷大對池水水質(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*可以抵消發(fā)生臭氧所增加的能耗。英、法等國均提出了泳池建設(shè)、運(yùn)行指導(dǎo)文件。
德國后期也在一些規(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*，要求返回泳池的殘留臭氧應(yīng)盡量降低。早期，歐洲引用德國經(jīng)驗(yàn)，此殘留值的zui高容許值為0.05 mg/L，這樣離開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了全路系統(tǒng)，因?yàn)橐钩粞跖c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30~40%臭氧白白浪費(fèi)掉。這一方法還帶來消耗活性炭，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、美國的臭氧水中允許量，提出此值為0.1mg/L,并被絕大多數(shù)國家認(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。
四、分流量系統(tǒng)
英國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*（EPA）規(guī)定泳池大廳空氣中zui大允許量（8h接觸）為0.1ppm（v）或0.2mg/L（wt）,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)間不超過五分鐘，而臭氧的半衰期則為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*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)，英國電工協(xié)會于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)流程問世。臭氧投加量為全流量系統(tǒng)的10～20%或0.1-0.2 mg/L即可。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)循環(huán)池水的20~25%進(jìn)入射流管，臭氧投加量為0.6-1g/m3,經(jīng)過不低于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)中安裝以保障空的大幅度下降，&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*方案。一些新建的50米標(biāo)準(zhǔn)池對象為學(xué)校、小區(qū)及酒店，即不像市政泳池或游樂池這樣負(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)，即使對大型游樂池及比賽池也不例外。
目前，分流量系統(tǒng)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，*不加氯（溴）劑的泳池，即無氯泳池，在歐洲已得到推廣。
我國目前水處理過程中，廣泛使用氯或氯化合物為殺菌劑，泳池水殺菌則幾乎全依賴氯劑。 早在100年前人們就開始使用氯劑進(jìn)行消毒，其中尤以元素氯可以迅速殺死大多數(shù)微生物，而且可以保持水中足夠余氯使抑制作用得以保持而得到推廣。氯具有價(jià)格低廉，來源方便的特點(diǎn)，在泳池水的處理上至今仍被繼續(xù)大量采用。池中的污染物主要為尿素即由泳者帶入的細(xì)菌。一個(gè)泳者據(jù)稱能帶入30-40億個(gè)細(xì)菌及0.5克有機(jī)物。氯在殺死細(xì)菌的同時(shí)卻與尿素、有機(jī)物形成氯化胺及三鹵甲烷（THM）,氯化胺的揮發(fā)性很大是造成室內(nèi)游泳池大廳內(nèi)特殊氣味的主要化合物，對人的眼、耳、鼻、喉粘膜產(chǎn)生刺激。THM則已被確認(rèn)為對小白鼠具有致癌性。美國*（EPA）于2001年7月23日在因特網(wǎng)上公布了THM有害健康的論點(diǎn)，并稱有些人由于*飲用THM超標(biāo)水（EPA標(biāo)準(zhǔn)為100μg/L），可能導(dǎo)致肺、肝及中樞神經(jīng)系統(tǒng)的癌變，在泳池水中THM的存在，可通過人的呼吸、皮膚的呼吸及滲透對健康構(gòu)成一定危害。環(huán)保工作者還發(fā)現(xiàn)THM一旦生成，在自然環(huán)境中不易分解而發(fā)揮到大氣層中，在到達(dá)大氣對流層后的半衰期可長達(dá)2-3個(gè)月，在此期間將造成對大氣臭氧層的破壞，形成了對人類可持續(xù)發(fā)展的威脅。
針對以上問題，臭氧處理泳池水的技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。臭氧被證明是水處理過程中除氟以外zui強(qiáng)的氧化劑，他首先能以比氯高出百倍的反應(yīng)速度分解有機(jī)物，防止氯與尿素化合成氯胺，又能氧化THM的前驅(qū)物（Precursor），而使THM大大降低。此外，臭氧分解后在水中形成的羥基能夠使多價(jià)金屬離子水解成膠體化合物，通過砂濾器而被過濾掉，這不僅使水的感觀得到改進(jìn)，尤其是水中有機(jī)物被氧化分解，后又被過濾去除，因此即使為了防止交叉感染，泳池中還需保持0.5mg/L左右余氯，氯劑的投加量大為降低，一般只為單獨(dú)使用氯劑的15~20%。
后來的經(jīng)驗(yàn)證明，返回泳池水中的殘留臭氧低于0.15mg/L時(shí)[10],并不會造成任何不利影響,即使*游泳也不致產(chǎn)生健康危害,西方工業(yè)國家尤其是歐洲,不僅普遍接受了這一事實(shí),在約30,000個(gè)泳池中使用臭氧,并進(jìn)一步發(fā)展傳統(tǒng)的德國標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了*取消氯劑的殺菌技術(shù)。這一技術(shù)主要在法國及一些非德語國家推廣應(yīng)用達(dá)30多年，積累了大量有益的經(jīng)驗(yàn)，并為臭氧處理池水技術(shù)的發(fā)展提供了系統(tǒng)、實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)。美洲國家，包括美國近年來已注意到這一情況，開始大量采用臭氧技術(shù)，發(fā)展的勢頭很快，但在應(yīng)用比例上還低于歐洲國家。我國游泳運(yùn)動(dòng)發(fā)展得較晚，泳池的建設(shè)規(guī)模較小，臭氧技術(shù)應(yīng)用不多。近期，隨著對外開放，一些舉行正式或比賽的泳池已按國家規(guī)定或規(guī)范設(shè)置臭氧處理裝置。此外，一些公眾性泳池、高檔賓館、小區(qū)的泳池也都提出了采用臭氧技術(shù)的要求?？梢灶A(yù)見，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及生活水平的提高，我國臭氧處理泳池水技術(shù)今后必將得到加速發(fā)展。
二、臭氧處理泳池水技術(shù)發(fā)展現(xiàn)
臭氧與氯劑相似，具有殺菌作用，并以快速百倍的反應(yīng)速度，殺死水中常見的大腸桿菌，現(xiàn)已為眾多科學(xué)家闡明，某些病原菌，例如病毒、阿米巴變形蟲、囊胞等能抵抗氯劑，但卻不能幸免而被臭氧殺死。臭氧的使用給泳者以一種可以安全游泳的寬慰。臭氧的另一作用是氧化性能力，他能防止造成泳池室內(nèi)特殊臭味的化合物在水中的積累，包括泳者排泄物與氯反應(yīng)生成的含氯有機(jī)物的積累，這些化合物有一氯胺、二氯胺、三氯胺、THM、氯化肌酸、氯尿等，他們中有不少本身具有色澤或臭味，并都屬THM的前驅(qū)物。臭氧實(shí)際上是在不斷的阻斷這些前驅(qū)物的生成，使游泳池成為池水清澈、空氣新鮮和眼瞼、鼻膜無刺激的健身場所。當(dāng)然，其中尤為重要的是水中THM的大幅度下降，是給予健身人們創(chuàng)造的條件。
臭氧的第三個(gè)作用就是協(xié)助砂濾去除金屬鹽類及有機(jī)物，這是由于有機(jī)物在氧化過程中極易痵`l4l剉2成為多極化合物，并能與多價(jià)金屬陽離子，如鈣、鎂、鐵、鋁等，結(jié)合成絡(luò)合物，并成為微
絮凝態(tài)而被砂濾去除。臭氧能使綠色池水變成藍(lán)色、閃爍、清澈的水體而受到歡迎。 基于如何更好的發(fā)揮臭氧的以上三項(xiàng)作用，結(jié)合環(huán)保、衛(wèi)生及經(jīng)濟(jì)考慮，臭氧處理泳池水的技術(shù)大致可分為四大類型即：
全流量系統(tǒng)（Full-flow）
分流量系統(tǒng) （Slipstream）
UV-O3系統(tǒng) （UV-Ozone）
三、全流量系統(tǒng)
顧名思義，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、競賽型、以及一些負(fù)荷大對池水水質(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*可以抵消發(fā)生臭氧所增加的能耗。英、法等國均提出了泳池建設(shè)、運(yùn)行指導(dǎo)文件。
德國后期也在一些規(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*，要求返回泳池的殘留臭氧應(yīng)盡量降低。早期，歐洲引用德國經(jīng)驗(yàn)，此殘留值的zui高容許值為0.05 mg/L，這樣離開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了全路系統(tǒng)，因?yàn)橐钩粞跖c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30~40%臭氧白白浪費(fèi)掉。這一方法還帶來消耗活性炭，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、美國的臭氧水中允許量，提出此值為0.1mg/L,并被絕大多數(shù)國家認(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。
四、分流量系統(tǒng)
英國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*（EPA）規(guī)定泳池大廳空氣中zui大允許量（8h接觸）為0.1ppm（v）或0.2mg/L（wt）,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)間不超過五分鐘，而臭氧的半衰期則為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*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)，英國電工協(xié)會于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)流程問世。臭氧投加量為全流量系統(tǒng)的10～20%或0.1-0.2 mg/L即可。實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)循環(huán)池水的20~25%進(jìn)入射流管，臭氧投加量為0.6-1g/m3,經(jīng)過不低于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)中安裝以保障空的大幅度下降，&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*方案。一些新建的50米標(biāo)準(zhǔn)池對象為學(xué)校、小區(qū)及酒店，即不像市政泳池或游樂池這樣負(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)，即使對大型游樂池及比賽池也不例外。
目前，分流量系統(tǒng)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，*不加氯（溴）劑的泳池，即無氯泳池，在歐洲已得到推廣。
