目前,遊泳池水的殺菌消毒處理主要有氯消毒、二氧化氯、臭氧消毒、靜電殺菌滅藻、硫酸銅滅藻等。
氯消毒作為水處理消毒殺菌的經典,因其具有消毒能力強、價格低廉、來源廣泛等優點,至今已有壹百多年的歷史,仍在大量使用。氯消毒主要是由於其強氧化性和易透過細胞壁的特性,影響氯消毒效果的主要因素有加氯量、接觸時間、pH值、水溫、渾濁度、水中微生物的種類和數量等。
近年來,氯消毒引起的環境、安全問題越來越受到人們的重視。氯消毒劑在殺滅細菌和病毒的同時,也會與尿素和人體分泌的有機物形成氯化胺和三鹵甲烷(THMs)。氯胺的揮發性會使室內遊泳池產生特殊氣味,並刺激眼睛、耳朵、鼻子和喉嚨的粘膜,而三鹵甲烷已被證實會使小鼠致癌。美國環境保護局(EPA)於 2001 年宣布三鹵甲烷有害健康,指出長期飲用三鹵甲烷含量過高的水可能會導致肺癌、肝癌和中樞神經系統癌癥,遊泳池水中的三鹵甲烷可能會通過人體呼吸和皮膚滲透對健康造成危害。
為了降低遊泳池水中氯化胺和三鹵甲烷的含量,減少危害,可以通過混凝沈澱、活性炭吸附和過濾等方法去除。而采用二氧化氯或臭氧消毒的方法,則可以徹底解決上述問題。20 世紀 40 年代,歐洲壹些國家發現二氧化氯用於水消毒有很好的效果,但由於制造復雜、價格昂貴,壹直沒有得到重視。近年來,為了避免氯消毒帶來的危害和尋找新的消毒劑,二氧化氯的研究和應用日益增多。研究發現,二氧化氯消毒具有以下優點:
(1)能減少水中三鹵甲烷等氯化副產物的生成;
(2)當水中含氨較高時,不與氨反應,因而其氧化和消毒效果不受影響;
(3)能殺滅水中的病原微生物和病毒;
(4)消毒效果不受水的酸堿度影響;
(5)經二氧化氯處理後,水中余氯穩定持久,防止再汙染能力強;
(6)由於氧化作用強,可去除水中的色度和味道,且不與酚形成氯酚臭;
(7)對鐵、錳的去除效果比氯好。當然,二氧化氯消毒法也有壹些缺點:
(8)二氧化氯具有爆炸性,必須在現場制備,並立即使用;
(9)制備含氯量低的二氧化氯較為復雜,其成本高於其他消毒方法;
(10)制備二氧化氯的原料為氯酸鈉和鹽酸等氧化性或腐蝕性物質,同樣存在儲運安全問題;
(11)制備裝置本身的安全性。原料的儲運和制備過程的安全性限制了其在遊泳池水處理中的廣泛應用。
臭氧消毒技術用於遊泳池水處理
由於臭氧的強氧化作用,可比氯分解有機物的反應速率高100倍,能有效阻止氯與尿素合成氯胺,同時可氧化THM的前體物質,使THM大大降低。臭氧分解後在水中形成的羥基能使多價金屬離子水解成膠體化合物,通過砂濾器過濾出來,不僅改善了水的外觀,還能去除水中被氧化分解的有機物。
與氯消毒相比,臭氧技術用於遊泳池水處理後,水質和場館環境明顯改善:
(1)臭氧及其二次產物(如羥基)具有最強的殺菌和滅活病毒作用,能有效防止傳染病的傳播。實驗證明,相同濃度的臭氧殺滅細菌和病毒的效果是氯氣的600-3000倍,在臭氧濃度為1mg/L時,滅活糞大腸桿菌只需5秒鐘,而用相同濃度的氯氣則需要15000秒。
(2)屬於國際公認的環保型綠色消毒劑,不會對環境造成任何二次汙染。(3)氯氣消毒時,從水中蒸發出的氯氣有機化合物和氯氣等有毒氣體,聚集在水池上方不易散去,損害人體呼吸器官,嚴重影響人們的身體健康,而使用臭氧就不會產生此類問題。
(4)臭氧能有效分解水中的腐殖質,氧化水中的鐵、錳離子,分解水中的散射光微生物,從而大大提高水的透明度,使水呈現出美麗的藍色,而氯氣則沒有這種效果。為了使水呈藍色,使用氯制劑的遊泳池,往往需要添加硫酸銅鹽,對人體極為有害。
(5)加入氯氣後,必然會導致水的酸堿值發生變化,使人感到不適,因此需要加入堿性或酸性物質加以中和。臭氧是中性物質,不會產生此類問題。(6)使用臭氧發生器可以大大降低水處理工藝的管理和操作難度,同時具有很高的安全性。氯氣在運輸、儲存、使用過程中都具有壹定的危險性。
(7)臭氧能分解水中的有機物,並具有微絮凝作用,因此在客流正常的情況下,可以不使用絮凝劑。
(8)在某些使用條件下,可以不添加除氯劑、絮凝劑、pH 值調節劑,臭氧可作為唯壹的處理劑。
電極的選擇
電極法制造次氯酸鈉的原理是采用無隔膜電解法,通過均相二次化學反應生成次氯酸鈉。陽極的反應原理是電解放入遊泳池中的氯化鈉(片狀)。在電解過程中,會生成次氯酸鈉。最佳鹽濃度為 3-5%。次氯酸鈉發生器中使用的電極有板狀電極和管狀電極。
陽極材料可以是塗層鈦電極。混合氧化物塗層鈦陽極,使用壽命長,這種塗層鈦陽極的過電位也比較低,析氯電流效率高,節能效果好。
東莞市盛瑞智環保科技有限公司陽極使用效率高,使用壽命長。也可適用於以下特殊工況:
脫氧工藝(如酸洗);
電解液高速運轉;
電極反轉。
針對上述應用條件,瑞誠鈦業公司開發了非常適合遊泳池等場所的專用陽極產品,以達到提高鹽的使用效率和延長陽極使用壽命的效果,主要產品有:
金屬氧化釕包覆鈦陽極;
氧化銥鉑包覆鈦陽極。