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分析臭氧发生器在游泳池水处理中应用

日期:2017/8/18 | 阅读:329次

 1。游泳池应用臭氧的优点

  ◆小型臭氧机臭氧及其二次产物(如羟基)具备最强的杀菌性及灭活病毒的作用,可有效避免沾染性疾病的蔓延,试验证明,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,伤害人的呼吸器官,伤害人的呼吸器官,而应用臭氧则完整不会产生此种问题。
  ◆加氯所产生的酸性物质严重腐化水处理体系及馆内装备和构造如网架、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,分解水中散射光芒的渺小有机体,从而大大提高水的清亮度,使水浮现出优美的蓝色,而氯制剂则无此效果。为使水呈蓝色,应用氯制剂的泳池,往往需参加铜盐,对人极为有害。
  ◆参加氯制剂后,必定会导致水的pH值的转变,使人觉得不适,因此需参加碱性或酸性物质予以中和。而臭氧是中性物质,不会产生此种问题。
  ◆臭氧能确保大客流量及高温时节时水质的稳固性,高温及客流量大时,水质往往不佳,此时,假如应用氯制剂,则需大批投加,这将带来一系列副作用,如pH值的变化、对呼吸道及人体的刺激等;而大批投加臭氧则无此副作用。
  ◆应用臭氧发生器,可大大降低水处理工艺的管理及操作难度,同时臭氧发生用具备很高的安全性,而氯制剂在运输、贮藏、应用时具备肯定的危险性。
  ◆臭氧可分解水中的有机物且具备微絮凝作用,因此在正常客流量下,可以不必絮凝剂。
  ◆在肯定的应用条件下,如逆流式循环、不应用活性炭滤罐,可将臭氧作为水处理惟一的药剂,而不必投加氯制剂、絮凝剂、pH调节剂。
  2。臭氧的产生方法
  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,仅实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,应采取此类臭氧发生器。
  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在的单原子氧,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,紫外线灯四周的空间,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造成臭氧。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络。臭氧的发失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。
  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侧重要的影响。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造成硝酸对装备造成腐化。源气的露点应保持在-60℃以下以避免这类事件的发生。应用空气作气源时,臭氧产率随浓度的上升疾速下降,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。因此采取空气作气源时,往往采取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取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,采取高浓度氧气(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),一个设计优异的臭氧发生器,每度电能产生100克以上的臭氧。第三,研讨标明,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,氧气制备体系供给的干净环境可增长臭氧放电组件的应用寿命,并相应地减少体系的保护费用。现代一般采取分子筛变压吸附法制取高浓度氧气。
  3。2放电电源
  臭氧因为是在高能电磁场下造成的,因此需要有外界供给相应的能量,这就是臭氧放电电源,电源频率的提高可减少装备体积,降低放电电压,提高体系的安全性和牢靠性,但中高频电源的应用需要电力半导体技术做支持。臭氧在应用之初,应用的是工频电源,装备体积宏大。随着电力半导体技术的飞速发展,中高频臭氧发生器电源的牢靠性得到大幅度的提高,目前国际上先进臭氧发生器厂家在大功率臭氧发生器上广泛采取了中高频电源(大于400Hz)。在小型臭氧发生器也有采取工频电源的。
  3。3臭氧发生筒
  臭氧发生筒是臭氧发生器的中心元件之一,也是故障高发区。它影响到臭氧发生器的放电电压、效率及牢靠性,因此国际通行的标准是生产厂家对臭氧发生筒保修3年。因为臭氧发生器生产厂家的其它部件大多为外购(如控制及电器元件),因此臭氧发生筒的性能是权衡臭氧发生器生产厂商研发能力的重要标记。
  3。4控制及电器元件
  一台先进的臭氧发生器应具备各种控制及保护功能,国内外先进的臭氧发生器均以PLC为控制中心,具备远控功能,并可由主控台对体系进行控制。可实现与循环泵、加压泵等的联动。具备短路保护、冷却水过温保护、变压器过温保护、机柜开关保护等各项联锁保护功能。各种控制及传感元器件的性能直接影响到臭氧发生器的牢靠性,一般来说,假如一台臭氧发生器上的控制及电器元件选择合理,则该部分的牢靠性会得到保证。
  4。国产臭氧发生器的技术水平
  国内已有许多臭氧发生器生产厂家,其中有些厂家在技术上没有研发能力和测试手段;在生产上,采取质量拙劣的元器件,造成体系不能正常运行;在销售上,采取虚假的宣扬手段,例如,吹捧自己的产品是某某大学的技术,产生1公斤臭氧耗电量只要1度等等;在应用上,不能对用户进行有效的技术指示。这些,都阻碍了国产臭氧发生器的推广应用。目前,国内已出现出一些拥有自主知识产权的厂家,这些厂家拥有自已的研发队伍,在臭氧发生器技术水温和质量上,已达到国际先进水平,产品在许多大型游泳场馆和国际性游泳竞赛中得到了应用。国产先进臭氧发生器的技术水平及质量主要表如今以下几个方面
  ◆气源
  先进的臭氧发生器,应采取高效分子筛变压吸附制氧技术生产高浓度氧气作为气源,其浓度>85%,露点低于-60℃。
  ◆放电电源
  国产先进的臭氧发生器,采取高频放电电源,与工频相比,体系的体积减少了70%,放电电压降低50%以上,臭氧发失效率和自控水平得到了提高。
  ◆臭氧发生筒
  国产先进的臭氧发生器,拥有自主知识产权,采取低温等离子体放电技术,放电电压比常规管式放电降低50%以上,臭氧浓度提高1倍以上。无端障工作时间达到20000小时以上,处于国际当先水平。
  ◆臭氧发生器的控制
  与国际上先进的臭氧发生器一样,国产优质臭氧发生器也以PLC为控制中心,可由主控台对体系进行控制,并实现了循环泵、加压泵等的联动。具备短路保护、冷却水过温保护、变压器过温保护、机柜开关保护等各项联锁保护功能。
  ◆臭氧发生器的效率
  包含臭氧发生器的耗电量、气体制备体系的耗电量、臭氧气水混合体系的耗电量。在游泳池臭氧体系中,以一台400g÷h的臭氧发生体系为例,采取空气作气源、臭氧浓度为20mg÷1时,体系耗电量(含臭氧发生器、气体净化干燥体系、加压泵)约为40W÷gO3。采取氧气作气源时,臭氧浓度为80mg÷1时,体系耗电量约为35W÷gO3。
  ◆装备所采取的元器件
  臭氧发生器的质量和性能在很大水平上取决于元器件的质量,国内先进厂家的臭氧产品元器件已实现采购国际化。
  5。臭氧投加量计算
  臭氧投加应遵照标准要求,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÷1,最好按1。0mg÷1计算,否则无法得到满意效果。
  6。臭氧在游泳池中的应用方法
  6。1传统的方法
  传统的游泳池臭氧消毒实际觉得:臭氧是一种十分强的氧化剂,有毒性,所以绝对不许可臭氧进入游泳池内。因为臭氧的比重大于空气,假如从水中析出,就会浮在水面上,造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,必需经过脱臭氧装置,避免剩余的臭氧进入游泳池,在脱臭氧装置之后,为保持长效杀菌作用,需投加氯制剂。传统的泳池水处理臭氧消毒法有以下特性:
  ◆臭氧的投加量在0。8-1。0mg÷1;
  ◆必需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÷1;
  ◆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÷1。
  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。标准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要0。5mg÷l左右,其他的臭氧被浪费掉了。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,假如以最短接触时间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。遵照要求,活性炭滤罐的滤速为30m÷h,这就需要一个过滤面积为13。3m3的活性炭滤罐,这将大大增长机房的面积,同时臭氧体系的造价会增长30%以上。实际上,假如不脱除臭氧,这些问题有可能得到处理。因此,国内外都有许多单位对此方法进行了研讨和应用。
  6。2不脱除臭氧消毒法的实际分析
  国内外的分析研讨标明:
  ◆空气中的臭氧浓度大于0。1mg÷1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÷1以下时,对人体无害。
  ◆因为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,因此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布防定值;
  ◆当采取逆流式循环时,含有臭氧的进水在5分钟之内即可抵达池子的每一点,而臭氧的半衰期为20分钟,当水中臭氧浓度为0。05mg÷1时,即可保证杀菌效果;
  ◆需要强指出的是,目前全球范畴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。毒理学试验标明,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参加毒性大、杀菌效果差的氯,令人很难理解。
  6。3不脱除臭氧消毒工程实例
  以下介绍几个我们做过的不脱除臭氧消毒法的工程实例,与大家共同讨论。中心办公厅万寿路俱乐部游泳馆,中心办公厅万寿路俱乐部游泳馆建于2004年,为一标准池,水量为1800m3,循环周期为6小时,天天运行时间为24小时持续循环,过滤体系采取316L不锈钢石英砂过滤罐,过滤速度30m÷h,滤层深度约为1。2米。采取逆流式循环方法。消毒采取北京恒动环境技术有限公司生产的氧气法臭氧发生器,臭氧投量为1mg÷L,臭氧投加采取水质监测仪进行自动控制,自应用以来,该游泳馆未投加过任何化学药剂,包含氯制剂、絮凝剂、PH值调节剂等,经卫生防疫部门的屡次检验,各项指标完整符合国际标准的要求,空气清爽、水质清亮,前来游泳的引导对水质深表满意。
  中心办公厅文津俱乐部游泳馆
  中心办公厅文津俱乐部游泳馆建于60年代,为一标准池,水量为2400m3,循环周期为8小时,天运行时间为早8:00至晚10:00,过滤体系采取碳钢罐环氧防腐处理,为国内生产,三层滤料,滤层深度约为1。2米。以前采取逆流式布水方法,后改为逆流式循环方法。消毒早期采取液氯,因为安全问题,后改为次氯酸钠及次氯酸钙消毒,存在许多问题,主要有:空气中有氯味、池水对人有刺激、皮肤搔痒、池水发乌、池壁结垢严重,引导们反应强烈。2000年8月安装了北京恒动环境技术有限公司生产的臭氧发生器,采取滤后投加臭氧方法,臭氧采取部分水流混合方法(约为总水流的1÷4),投加量为0。5-1g÷m3,不脱除臭氧,自从安装臭氧发生器以来,该游泳馆未投加过任何化学药剂,包含氯制剂、絮凝剂、pH值调节剂等,该游泳馆经305医院化验室和防疫站的检验,细菌指标完整符合国家标准的要求,空气清爽、水质清亮、池壁结垢几乎消逝。前来游泳的引导未再对水质提过看法。
  中心办公厅官园游泳馆
  中心办公厅官园游泳馆建于八十年代,40×20m,水量约为1400m3,循环量为150-300m3÷h,该游泳馆是为中办及离退休老干部服务的。运行时间为24小时不间断,过滤体系采取碳钢罐环氧防腐处理,为国内生产,三层滤料,滤层深度约为1。2米,以前采取逆流式布水方法,后改为逆流式循环方法。消毒早期采取液氯,后改为次氯酸钠,原来的问题主要有:空气中有氯味、池水对人有刺激、皮肤搔痒,游泳者对此不满意。2000年8月安装了北京恒动环境技术有限公司生产的臭氧发生器,采取滤后投加臭氧方法,臭氧采取部分水流混合方法(约为总水流的1÷4),投加量为0。5-1g÷m3,不脱除臭氧,自从安装臭氧发生器以来,该游泳馆未投加过任何化学药剂,包含氯制剂、絮凝剂、pH值调节剂等,各项卫生指标完整符合国家标准的要求,空气清爽、水质清亮、池水对人体无刺激。
  中直管理局培训中心游泳馆
  中心办公厅官园游泳馆于2002年年终建成,为一半标池,水量约为700m3,循环量为50-100m3÷h,该游泳馆是为中直机关服务的。运行时间为24小时不间断,过滤体系采取2台Ф1200的环氧树脂过滤罐,消毒采取了北京恒动环境技术有限公司生产的臭氧生器(臭氧产量为70克/小时),采取滤后投加臭氧方法,臭氧采取全水流混合方法,不脱除臭氧,游泳馆内空气清爽、水质清亮。
  国家奥林匹克体育中心英东游泳馆
  英东游泳馆建于1989年,其设计标准是用来承接国际竞赛,已完美实现第11届亚运会落第21届大运会的游泳竞赛项目,并已正式列入2008年奥运竞赛场馆。英东游泳馆除承接大型国际竞赛外,平常主要对外开放,天天营业时间约为10小时,顶峰期天天招待5000名以上的顾客。水处理体系状况:该馆共有四个池子,采取逆流式布水方法,一个标准竞赛池(50×25×3),一个跳水池(25×25×5。5),一个练习池(25×12。5×1。8),一个放松池,设计循环周期为7小时。过滤体系采取碳钢罐环氧防腐处理,为国内生产,三层滤料,滤层深度约为1。2米,消毒采取臭氧加液氯。装有3套臭氧发生器,2001年终,为举行第21届世界大学生运动会游泳竞赛,对水循环体系进行了大批改造,对臭氧发生器进行了改换,其中竞赛池(600g÷h)及跳水池(400g÷h)的臭氧发生器为北京恒动环境技术有限公司产品,练习池(240g÷h)为德国普罗名特公司产品。臭氧投加量为0。8-1。0mg÷l。装备运行状况:夏季天天运行时间约为14小时,循环两次,其他时节,天天运行8小时左右,循环一次,为勤俭成本,时间基本部署在夜间。臭氧投加方法:原体系设计具备活性炭滤罐脱除臭氧工艺,本次改造后,有1÷2水流经过活性炭罐以吸附其中的有机物,另一半水流不经过活性炭罐,直接经傍流管入池以充足利用臭氧。此方法已经过第21届世界大学生运动会游泳竞赛的检验,证明完整可以满意竞赛要求。
  国家体育总局练习局跳水馆
  国家体育总局跳水馆承当着国家跳水队练习任务,于2003年进行大规模改建成,2004年春节前重新投入应用,该馆水量为2600m3,循环周期8小时,循环流量为325m3÷h,天天循环时间约为12-14小时,应用一台北京恒动环境技术有限公司制作的氧气法臭氧生生器,臭氧产量为320g÷h,臭氧投加量约为1mg÷1,应用以来,水质蔚蓝清亮,池水对人眼及皮肤无刺激,国家队队员反应良好。
  国家体育总局练习局跳水馆(99年-2003年)
  国家体育总局游泳馆承当着国家游泳队练习任务及少儿培训任务,建于50年代末,是一个竞赛跳水兼用池(50×25×1。2-5),现仅用于游泳练习,游泳馆水处理体系在夏季时担负较重,天天除保证国家队练习时,还有1000多儿童学游泳,夏季开放时间为6:30-21:00。水处理体系状况:该游泳池水量为2700,循环周期为7小时。过滤体系采取2台Φ2400mm的国产碳钢立式过滤罐,经环氧防腐处理,滤料层深度为1000mm,过滤速度为40m÷h,消毒采取臭氧加液氯。99年为备战奥运会,由北京恒动环境技术有限公司进行对全部水循环体系进行了大批改造,重做了过滤体系的防腐层,改换了滤料、阀门、水泵等。将原已瘫痪的臭氧体系进行了大批改造,电源体系、臭氧发生筒、空气干燥部分均已改换为国产件,全部水处理体系运转正常。臭氧投加量为0。5mg÷l。改造后,臭氧水不经过活性炭过滤直接入池,投加少量氯气,余氯量为0。1-0。4ppm。水质蔚蓝清亮,对人眼及皮肤无刺激性,国家队队员反应良好。装备运行状况:该游泳池建造年代长远,为逆流式布水方法,夏季天天运行时间约为16小时,其它时节为9小时,平常基本不投加絮凝剂,只在夏季顶峰时投加少量絮凝剂,每年用量不到200公斤。该馆存在的问题:因为是逆流式循环,池水无法外溢,造成水面沉没物无法清除,同时池的四周常常产生油渍,增长了日常保护工作量。
  燕山石化游泳馆
  燕山石化游泳馆原为一室外游泳馆,于99年改为室内游泳馆,为双标池,水量为5400m3,循环周期为10-12小时,一年四季24小时不间断运行,为逆流式循环方法。消毒早期采取液氯,因为安全问题,后改为三氯异氰尿酸钠,存在的问题主要有:空气中有氯味、用药量较大、池水对人有刺激。98年安装了北京恒动环境技术有限公司生产的臭氧发生器,因为受场地限制,采取滤前投加臭氧方法,投加量为0。4-0。8g÷m3,不脱除臭氧,自从安装臭氧发生器以来,除夏季投加一些氯制剂之外,其它时节基本不加氯,水质化验标明,经过臭氧处理后,余氯量在0。06ppm时,水中细菌总数各大肠菌群的数量均为0。同时室内空气清爽无氯味、水质清亮。
 
     山石化西风游泳场为双标池,水量为4000m3,循环周期为10小时,每年夏季24小时不间断运行,为逆流式循环方法。消毒早期采取液氯,因为安全问题,后改为三氯异氰尿酸钠,存在的问题主要有:用药量较大、池水对人有刺激。99年安装了北京恒动环境技术有限公司生产的臭氧发生器,因为受场地限制,采取滤前投加臭氧方法,投加量为0。5-1g÷m3,不脱除臭氧,自从安装臭氧发生器以来,夏季氯的投加量减少2÷3以上,9月1日后不再加氯,水质清亮对人体无刺激。
  几点领会:
  ◆泳池应采取逆流式循环布水方法,在此状况下,含有臭氧的进水可疾速与池水混合,有可能不必投加其它化学药剂,如氯、絮凝剂、pH调节剂等,在实际运行中,逆流式布水方法带来的其它益处只要游泳池管理者才能真正领会到,如水面沉没物容易清除、节水节能、池子干净工作量小等。
  ◆泳池水采取臭氧消毒时,不必也不应当脱除剩余臭氧,水中的剩余臭氧不会达到对人造成伤害的浓度。
  ◆采取逆流式循环不脱除臭氧时,假如池水能按标准进行循环,在正常客流量下,臭氧投加量在0。5mg÷l时,可满意消毒需要,但设计时应思索留出余量。
  ◆可采取ORP控制器对水中的臭氧浓度进行监测,当池水回水的臭氧浓度偏高(大于0。10ppm)时,封闭臭氧发生器,可避免空气中的臭氧浓度超标(0。1ppm)。
  ◆过滤对水质起着决定性作用,在滤料粒径在0。45-0。8mm时,假如滤层厚度(不包含承托层厚度)能达到900mm,则臭氧投加量就可减少,否则,投加再多的臭氧也无法保证水质。
  ◆假如要投加氯制剂,则余氯达到0。1ppm时,即可满意消毒需要。
  6。选用臭氧发生器时应注意的一些问题
  对用户而言,采取臭氧水处理体系是为了使游泳池水质达到一个较高的水平,能否能达到应用要求取决于几个方面的因素:能否为逆流式循环、过滤体系设计能否合理、臭氧发生器能否先进、臭氧发生器能否牢靠、臭氧水处理体系的性能价格比、售后服务能否及时、收费多少、口碑如何、厂家能否有游泳池臭氧水处理经历等。http://www.szfxhb.com/
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