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应用领域

APPLICATIONS

臭氧发生器在游泳池水处理中应用

摘要:对用户而言,采用臭氧水处理系统是为了使游泳池水质达到一个较高的水平,是否能达到使用要求取决于几个方面的因素:是否为逆流式循环、过滤系统设计是否合理、臭氧发生器是否先进、臭氧水处理系统的性能价格比、售后服务是否及时、收费多少、口碑如何、厂家是否有游泳池臭氧水处理经验等。


1.游泳池使用臭氧的优点
  ◆臭氧及其二次产物(如羟基)具有最强的杀菌性及灭活病毒的作用,可有效防止传染性疾病的蔓延,实验证明,同样浓度的臭氧杀灭细菌和病毒的效果是氯的600-3000倍。在臭氧浓度为1mg/L时,粪型大肠杆菌的灭活只需要5秒,用同样浓度的氯要达到同样的效果需要15000秒。

  ◆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,而氯制剂会与水中的有机物反应生成多种氯代有机化合物,如三氯甲烷、氯仿等,这些物质均为公认的致癌致突变物。当人游泳时,这些有毒物质会被人体所吸收(在水中人体每小时可吸收500毫升水)。水中的氯代有机化合物还会刺激人的眼睛及皮肤,从而引发红眼及皮疹。

  ◆从水中蒸发出来的氯代有机化合物以及氯气等有毒气体,损害人的呼吸器官,损害人的呼吸器官,而使用臭氧则完全不会产生此种问题。

  ◆加氯所产生的酸性物质严重腐蚀水处理系统及馆内设备和结构如网架、暖气等。

  ◆臭氧是最强的氧化剂,可有效分解水中的腐植质,氧化水中的铁、锰离子,分解水中散射光线的微小有机体,从而大大提高水的清澈度,使水呈现出美丽的蓝色,而氯制剂则无此效果。为使水呈蓝色,使用氯制剂的泳池,往往需加入铜盐,对人极为有害。

 

2.臭氧的产生方式

  一般常用两种方法制备臭氧:紫外线辐射法和电晕放电法。紫外线发生器用于较小的水量,比较简单和经济,但浓度较低,不超过0.1%;产量有限,一般仅为几克/小时,效率也很低,仅适用于按摩池等小型游泳池。电晕放电法臭氧发生器的效率较高、臭氧浓度及产量也大,对于每小时循环流量在10吨以上的游泳池,应采用此类臭氧发生器。

2.1紫外线臭氧发生器

  小型游泳池和浴池可用紫外灯式臭氧发生器。通过用波长低于200nm的紫外线照射普通空气产生臭氧。当足够的紫外线能量加给氧分子,氧分子就分裂为两个自由的单原子氧,这些单原子与其它氧分子碰撞产生臭氧分子。臭氧发生器的产率由以下几个因素而定:紫外线的能量和波长,紫外线灯周围的空间,温度,湿度,以及空气中的氧气含量和通过发生器的空气流的体积。

2.2电晕放电法臭氧发生器

  电晕放电法是将干燥的氧气或空气通过放电间隙,在高能电磁场下,氧气被电离成氧原子,氧原子与氧分子碰撞形成臭氧。其产率与氧的浓度、气体干燥度、电源频率、介电材料的厚度、介电常数等有直接联系。臭氧的发生效率与气体的干燥度成正比,与气体中的氧浓度成正比,与电源频率成正比,与放电间隙成反比,与介电层厚度成反比.

   传统的泳池水处理臭氧消毒法有以下特征:

   ◆臭氧的投加量在0.8-1.0mg/L;

   ◆必须有较大容积的臭氧反应器,以保证臭氧与水的接触反应时间不小于2分钟;

   ◆保证臭氧与水反应后,水中剩余臭氧浓度不小于0.4mg/L;

   ◆在进入水池前利用活性炭脱除全部剩余臭氧;

   ◆臭氧消毒后,投加氯消毒剂,使余氯达到0.3-0.6mg/L。

   在实际应用当中,上述方法存在如下问题:

   ◆臭氧利用率问题;传统的泳池臭氧消毒工艺需要把剩余臭氧脱除。规范要求臭氧投加浓度在1.0mg/l左右,剩余臭氧浓度大于0.4mg/l,这些剩余的0.4mg/l臭氧未被利用就被脱除了,等于被利用的臭氧只有0.5mg/l左右,其余的臭氧被浪费掉了。而且,将臭氧脱除后,还需要再加氯作为长效消毒剂。

   ◆基建投资问题:按传统游泳池循环水臭氧消毒方法,臭氧与水的接触时间最好在3分钟以上,如果以最短接触时间2分钟计,对于一个标准池来说(2400m3左右),水处理循环流量为400m3/h,2分钟流量为13.3m3。按照要求,活性炭滤罐的滤速为30m/h,这就需要一个过滤面积为13.3 m3的活性炭滤罐,这将大大增加机房的面积,同时臭氧系统的造价会增加30%以上。
   实际上,如果不脱除臭氧,这些问题有可能得到解决。因此,国内外都有许多单位对此方法进行了研究和应用。

 

3.影响臭氧发生器技术水平及质量的几个主要因素

   3.1 气源

   气体的性质(高浓度氧或空气)及干燥度对臭氧发生器的效率及性能有着重要的影响。气源中含有的水气及微粒应被去除到最少,存在于气源中的杂质会沉积在电极表面影响放电。源气中的水气会导致两个严重的问题。第一,将会造成臭氧产量急剧下降,第二,空气中的一小部分氮将被氧化溶解在水气中形成硝酸对设备造成腐蚀。源气的露点应保持在-60℃以下以防止这类事情的发生。

   使用空气作气源时,臭氧产率随浓度的上升快速下降,例如,当臭氧浓度为13g/m3时(1.1%重量比),每度电能产生35克的臭氧,当臭氧浓度为20g/m3时,每度电只能产生28克左右臭氧。如要达到50g/m3的浓度,几乎无产量。因而采用空气作气源时,往往采用10-20g/m3左右的臭氧浓度(1-1.5%重量比)。

   以下几个原因使得采用高浓度氧气作为气源成为首选:第一,高浓度氧气的生产工艺保证了气源的纯净和低露点----可轻松达到-60℃以下。第二,高浓度氧气大幅度提高臭氧发生器的效率和性能,例如,采用高浓度氧气(92%)时,当臭氧浓度为50g/m3时(这样的浓度是空气法无法达到的),一个设计优良的臭氧发生器,每度电能产生100克以上的臭氧。第三,研究表明,臭氧的溶解度符合亨利定律。这意味着臭氧的浓度越高,臭氧的溶解效率也就越高。将臭氧浓度从1%提高到4-6%,同样的剂量可以使更多地臭氧溶解在水中而且同时相应的提高处理效果。第四,高浓度臭氧气使得需要溶解的气体体积减少到空气法的1/5,加压泵功耗中有空气法臭氧的1/5。第五,氧气制备系统提供的清洁环境可增加臭氧放电组件的使用寿命,并相应地减少系统的维护费用。现代一般采用分子筛变压吸附法制取高浓度氧气。

 

4.臭氧投加量计算

臭氧投加应遵循规范要求,但应注意,无论是全流量还是分流量,当循环周期为6小时时,臭氧投加量均不应低于0.6mg/L,最好按1.0mg/L计算,否则无法得到满意效果。

 

5.臭氧在游泳池中的应用方法

   5.1传统的方法

  传统的游泳池臭氧消毒理论认为:臭氧是一种非常强的氧化剂,有毒性,所以绝对不允许臭氧进入游泳池内。因为臭氧的比重大于空气,如果从水中析出,就会浮在水面上,形成一个浓度较高的臭氧层,很容易被人吸入,造成中毒。所以,在水与臭氧反应之后回到游泳池内之前,必须经过脱臭氧装置,防止剩余的臭氧进入游泳池,在脱臭氧装置之后,为维持长效杀菌作用,需投加氯制剂。

   5.2不脱除臭氧消毒法的理论分析

   国内外的分析研究表明:

   ◆空气中的臭氧浓度大于0.1mg/L小时能对人体呼吸器官产生刺激,在这个浓度下,对人体影响不大;池水中的臭氧浓度在0.15mg/L以下时,对人体无害。

   ◆由于臭氧在水中和空气中都会衰减,且半衰期较短,因此不会产生臭氧浓度的累积;

   ◆不脱除臭氧消毒法的部分接触反应区域是在游泳池中,因而所投加的臭氧都能起到消毒作用;

   ◆通过臭氧浓度监测仪测定池水中臭氧含量并输出信号,可以控制臭氧发生量,以保证池水中臭氧浓度不超过设防定值;

   ◆当采用逆流式循环时,含有臭氧的进水在5分钟之内即可到达池子的每一点,而臭氧的半衰期为20分钟,当水中臭氧浓度为0.05mg/L时,即可保证杀菌效果;

   ◆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。毒理学实验表明,在相同剂量下,臭氧的毒性低于氯,将毒性小、杀菌效果好的臭氧除掉而加入毒性大、杀菌效果差的氯,令人很难理解。