6.2 臭氧消毒

6.2.1 1 臭氧在常温下在水中的半衰期为5min～30min，并随着pH值得提高而加快，故其无持续杀菌消毒功能，所以臭氧消毒应辅以长效消毒装置。
    影响臭氧杀菌的因素较多：如水温、有机物含量、水的pH值、水的浊度和色度等。所以，在臭氧消毒工艺流程中，为确保臭氧的消毒杀菌效果，应将其投加在经水过滤设备过滤之后的水中。
    2 本款是公共游泳池、水上游乐池及竞赛用游泳池赛后对公众公共开放的游泳池，采用全流量半程式臭氧消毒工序在水净化处理流程中的位置、工序单元应包括的内容如图7流程所示。
    对公众开放的游泳池、水上游乐池因其人员受工作日和非工作日的安排限制，其游泳、戏水负荷的变化较大，而且游泳、戏水人员构成复杂：老年人、中年人、青年人、儿童均有，泳前卫生淋浴程序也不相同，防止在池内的交叉感染不容忽视。对此类游泳池、戏水池条文规定应采用臭氧全流程半程式臭氧池水消毒工艺系统，因臭氧是有毒气体，为不使未溶解的臭氧进入池内，所以增加了多余臭氧吸附工序，以确保池水的卫生、健康。

图7 全流量半程式臭氧消毒工艺流程

    3 本款规定是随着喜爱游泳和戏水的人们健康意识的不断加强和对生活品质的要求越来越高的情形下，对原有游泳池、游乐池池水增加臭氧消毒工艺的呼声不断提高，但由于原有建筑场地的限制，在工程实践中出现分流量全程式臭氧消毒工艺系统，这在国内外均取得了良好的消毒效果。这种臭氧消毒工艺流程不仅适用于旧游泳池池水消毒工艺的改造，也适用于一些新建的专用性游泳池。但在使用时应注意游泳、戏水负荷要相对稳定。同样还应配置长效消毒剂系统，其目的是对系统进行冲击处理及水质异常时的处理之用。
    此消毒工艺流程可按图8所示。

 

图8 分流量全程式臭氧消毒工艺流程

    分流量臭氧消毒系统是将臭氧投加在游泳池循环流量的25％的水中，通过文丘里管在线混合器、反应罐对其进行消毒，而不再设置多余臭氧吸附过滤器。这种方法就使水处于超臭氧剂量之中(约4倍)，并在反应器(罐)中快速发生反应，此后超臭氧剂量的水再与未被投加臭氧的75％的池水循环流量进行混合稀释，在送入游泳池之前继续发生反应，使溶解的臭氧逐渐减少到可接受的最低水平。据德国规范介绍，这种分流量全程式臭氧消毒系统的工艺工序中无多余臭氧吸附器(罐)这一工序，说明允许微量的臭氧进入游泳池，但其限值为0.05mg/L，超出此限值的臭氧在池内不仅会降低池内水的透明度，而且会在池水表面形成一个臭氧气体层，游泳者和戏水者吸入后会出现中毒现象。为此，必须在系统的末端进入泳池前的管道上安装臭氧浓度监测仪。此点应引起高度重视。
6.2.2 1 本款规定的全流量半程式臭氧消毒工艺系统是指对大型游泳池、水上游乐池等池水的全部循环流量进行消毒，因游泳负荷高而且负荷变化大，水质污染较重，由于臭氧的分解速度在任何时候都与臭氧的浓度成正比，故规定了臭氧投加量的取值范围。为保证游泳者的安全，在池水进入泳池或游乐池前经过除臭氧工序将水中未完全与微生物氧化的剩余臭氧量予以去除，使进入池内的循环水中不含臭氧。由于水温对臭氧的消毒有影响，不仅有游泳负荷的高低，还有池水温度，水温高，消耗量大，水温低，消耗量低，故当池水温度低于28℃时，应取下限值；池水温度为29℃～30℃(残疾人用池)，应取上限值。
    经过臭氧消毒后的池水，在进入池前投加池水允许游离氯余量稍高的长效消毒剂氯，以防止交叉感染。实践证明，只要管理好，则池内一般不会有氯气味。
    2 分流量全程式臭氧消毒工艺系统是指对池水循环流量中的一部分流量进行臭氧消毒，然后将被消毒的水与未被消毒的水进行混合，以达到池水水质标准。经工程实践证明此种消毒方式是可行的。它不仅在工程建设上降低了费用，在运行管理降低了成本，对原有游泳池、水上游乐池的改造具有重要推动作用，设计中对于专用类游泳池可取下限值.公用类游泳池应取上限值。
    3 一种物质的毒性与它的浓度有关。资料介绍臭氧在空气中的浓度大于0.1mg/L时会对人体呼吸器官产生刺激，只要池水中的臭氧浓度不超过该值，不会对人体有危害。因此，对分流量全程式臭氧消毒工艺系统中，取消了占地面积大的多余臭氧吸附消除器还可以降低造价。故对进入游泳池和水上游乐池水中的臭氧残余量加以限值，对游泳者不会产生危害，国内多个工程实践证明也是可行的。该款规定的参数是引用德国游泳池标准的规定。
6.2.3 本条规定了臭氧消毒系统还应注意的问题。
    1 由于臭氧是一种有毒气体，其相对密度为1.685，比空气大。如果不对水中臭氧含量严格控制，它会从水中析出，并在游泳池水面上形成一个臭氧层，极容易被游泳者吸入到体内，造成中毒。因此，本条作出了水表面上20cm处空气中的臭氧含量不得超过0.2mg/m³的规定。该数值引自现行国家标准《室内空气质量标准》GB/T 18883中的规定，该参数值是指1h的均值。
    2 臭氧虽是高效消毒剂，具有瞬间杀灭各类细菌、病毒的功能。但它无持续消毒功能，不能防止游泳池水中游泳者的交叉感染的发生。因此，游泳池的臭氧消毒系统还应辅以长效消毒剂(氯、溴、过氧化氢等)工艺工序组合在一起使用，只不过长效消毒剂的投加量大为减少。
6.2.4 本条为强制性条文。臭氧在化学上是由三个氧原子(O₃)组成，与氧分子中的两个原子(O₂)不同。臭氧会在电气设备的周围自然出现。由于池水消毒的臭氧是通过在干燥的空气中无声放电产生的，空气中的氧只有一部分能转化臭氧。臭氧在常温条件下为淡蓝色气体，有气味。它的相对密度为1.685，体积密度为1.71。臭氧稳定性差，在常温下可自行分解为氧分子，在1％浓度溶液时的衰减期为16min。
    臭氧是一种强氧化剂，具有非常强的广谱杀菌功能。它能杀灭氯所不能杀灭的病毒和孢囊(如隐孢子虫、贾第鞭毛虫)；它还具有除铁、除锰、除嗅、脱色和通过氧化将水中一些微小的杂质凝聚成颗粒的凝聚作用，在正常流量下可以不投加混凝剂；增加水中溶解氧、分解水中一定的尿素、抑制藻类生长、改善水的pH值、提高水的透明度使呈湛蓝色等功能。所以，被广泛用于游泳池、游乐池等池水的消毒。为保证消毒效果，减少臭氧投加量、降低运行成本，将臭氧投加在滤后水中是一种有效方式。
    臭氧是一种有毒气体，且半衰期短，不宜储存，只能现场制备和应用，一旦发生泄漏，其空气中的浓度超过0.25mg/m³时，对人会产生强烈的刺激性，造成呼吸困难；在空气中的浓度达到25％时，遇热会发生爆炸。故在游泳池、游乐池中采用臭氧消毒时一定要采用负压系统，即负压制备臭氧、负压投加臭氧。
    臭氧投加系统由水射器(文丘里管)、加压水泵和在线管道混合器组成。负压投加臭氧就是通过文丘里管造成负压将臭氧送入并与水混合防止臭氧的外泄漏，然后将混合后水送入紊流较高的管道混合器充分混合，并达到90％以上的臭氧溶解率，确保设备系统的操作者健康、安全。
    由于臭氧是一种有毒气体，投加系统实现全自动控制：即臭氧发生器的产量应是可调的形式以适应随游泳负荷的变化投加量随之改变的要求；投加控制装置应设在线监测监控运行，确保安全可靠；为防止臭氧过量进入泳池池水中，当循环水泵停止运行时，臭氧投加系统应同时停止运行，不再向系统投加臭氧，以防止出现安全事故，故臭氧投加装置与循环水泵的联锁，必须予以实现。
    本条所说的臭氧是包括纯氧气、富氧化处理的空气和采用压缩空气等各种不同气源制备的臭氧。
    实施与检查控制。
    1 实施：
        1)游泳池、水上游乐池等采用臭氧消毒时，在池水循环净化处理系统中，臭氧消毒工艺一定要组合在该池水循环净化工艺流程之内。臭氧投加装置包括设置独立的加压水泵将过滤净化后的水加压送到臭氧投加装置即文丘里水射器(即6.2.1条文说明中图7、图8中的臭氧投加器)与池水混合后进入混合器(一般为在线混合器)，水与臭氧在混合器内紧密而充分的混合使臭氧的迁移率不小于90％。混合之后的臭氧与水接触进入臭氧-水反应器(罐)内，其接触时间不应少于本规程第6.2.5条规定的时间，使臭氧与水中的污染杂质尽量的发生反应，以达到杀灭细菌消毒目的。
        2) 臭氧消毒工艺应包括的工艺工序设备，按工程所采用的臭氧消毒方式，对应本规程第6.2.1条规定的工艺工序进行配置相应的设备、装置、管道、阀门和控制仪表等。
        3)由于大部分游泳池的机房均设在地下或楼层内，达到自然通风条件困难，因此，防止臭氧泄漏的唯一方式只有负压投加，才能保证人的安全。
    2 检查：
        1)检查游泳池、水上游乐池池水循环净化处理系统设计中臭氧消毒的工艺工序方式，并按设计选用的臭氧消毒方式，检查设计说明或材料设备表是否明确要求臭氧发生器及投加装置为负压式，并根据消毒方式核查工艺工序设备、附件、仪表是否恰当和齐全。
        2)根据设计说明中的技术参数要求，核查各工艺工序中设备或装置的大小容量是否满足设计参数要求。
        3)检查加压水泵与臭氧投加装置(文丘里水射器)的接管有无防止水倒流装置和观察水射器工况的仪表是否齐全。水射器及配管等材质是否为不低于S31603牌号的不锈钢材质。
6.2.5 混合之后的臭氧与水还应有充分的接触反应时间，以达到在规定的臭氧浓度下臭氧对水中的污染微生物进行充分的氧化，从而杀灭各种细菌微生物，两者接触反应的时间越长杀菌效果越好。从减小臭氧-水反应器(罐)体积又满足杀菌效果出发，本规程采用了等效的“美国环保局(EPA)和安全卫生管理局(OSHA)”的经验公式：CT≥1.6计算反应器(罐)的体积来反映臭氧消毒的有效性。在此特别提醒设计人员及供货商，不要将活性炭吸附器内水停留时间作为反应接触时间而减小反应罐体积，这种做法是错误的。
    影响臭氧接触和反应的主要因素为：①投加臭氧的浓度；②池水温度；③过滤后的水的洁净度。
6.2.6 本条规定了臭氧与水接触反应器(罐)的构造和材质要求。
    1 为保证臭氧与水充分接触反应，除了有效容积应保证之外，还需在内部增设一定的导流板，防止出现短流，增加扩散接触条件，使臭氧最大限度的高效溶解于水，以满足其迁移率不少于90％。
    2 臭氧反应器(罐)应是一个密闭的立式压力容器，并有一定的高度，使水与臭氧能充分的接触反应。其外部应设进水管、出水管、泄水管、观察窗和检修人孔，罐顶部设接自动开启的阀门和尾气管的接管口。
    3 臭氧是有毒气体，在反应器(罐)内还存在少量未被溶解于水的残余臭氧气体和其他气体会在罐体顶部。被分离出来的尾气应经过处理达到排放标准要求后，方允许排到室外大气中。臭氧尾气也可以引入均衡水池回收再利用。
    臭氧尾气消除装置应包括尾气输送管、尾气臭氧浓度检测仪、尾气除湿、剩余臭氧消除、排放气体中臭氧浓度检测仪和超浓度报警等装置、仪器等组成。
    4 反应器(罐)是压力容器，臭氧又是强氧化剂，它和水混合之后的混合液具有强烈的腐蚀性，所以本条对所用的材质和耐压作了规定，目的是确保运行过程的耐久、安全。本条中的其他材料指聚四氟乙烯、高密度聚乙烯及聚丙烯等。
6.2.7 本条规定了多余臭氧吸附过滤器(罐)的吸附介质及容器构造和过滤速度等方面的要求。
    1 全流量半程式臭氧消毒系统，由本规程条文说明中的图7可知，经过净化水处理的水经过了臭氧氧化之后，在进入加热工序之前将循环水中的一切有毒的臭氧残余量予以彻底清除，以保证进入游泳池的水中不含任何残余臭氧。
        1)吸附臭氧的介质有两种：①颗粒活性炭；②经热处理未活化的无烟煤和煤炭。前者的吸附表面大、效率高、强度高，是有效的吸附介质。所以，本规程予以推荐。
        2)吸附介质层过厚和流过介质的水流速度偏低，则容易在介质层中繁殖细菌，为防止弊病的发生，本条对介质层的厚度、粒径、水流速度作了具体规定。
    2 多余臭氧吸附过滤器(罐)属压力容器，其作用是吸附经过臭氧-水反应罐之后水中的多余臭氧，其进入该设备中水中的臭氧浓度比较低。故条文要求材质比反应罐降低了一个档次，即采用牌号为S31603或S31608的奥氏体不锈钢或具有抗臭氧腐蚀的玻璃纤维制造，并对耐压等级提出了具体要求。
    3 臭氧除了消毒和氧化作用之外，它还具有微絮凝作用。所以活性炭介质层不仅能吸附水中残余的臭氧，还能去除水中的味、色、钙、铁，以及过滤器尚未完全滤除的细微杂质，进一步提高了水的清澈度。但由于滤除了一些水中杂质，会降低其吸附效果，这样对它的反洗就尤为必要。本款对其反冲洗水源，反冲洗强度，反冲洗历时作了具体规定。条文中规定反冲洗时关闭臭氧发生器是为了防止进入游泳池。反冲洗水进水管安装隔膜阀是防止活性炭倒灌入循环水系统。
6.2.8 本条规定了臭氧发生器的设置要求。
    1 臭氧发生器的臭氧产生量应按设计所需要的最大小时用量选定，这是保证消毒效果的需要。为了适应游泳负荷的变化带来的臭氧投加量的变化，本条规定臭氧发生的生产量是可调的规定。
    臭氧发生器分为两类：①紫外线臭氧发生器；②电晕放电法臭氧发生器。前者产生的臭氧浓度低，适用于小型游泳池；后者产生的臭氧浓度高，产量也高，适用于大、中型游泳池。
    2 游泳池一般均建造在地下层或楼层中，负压型制备臭氧的设备能有效防止臭氧的泄漏，能保护操作人的安全。推荐富氧气体作为制备臭氧的气源，目的是为了提高臭氧的浓度，保证它在水中的吸收率。
    臭氧在水中的溶解度符合亨利定律，即臭氧的浓度越高则溶解度越高，臭氧的溶解量越多，这相应地就提高了水的处理效果。故本款作出了不同气体制臭氧设备能制备的臭氧浓度不低于80mg/Nm³和20mg/Nm³的规定。
    3 标准型及超标准型的大型游泳池，因其非工作日同时容纳的游泳人数较多，但在工作日期间的游泳人数会大幅减少的情况下，这样可开启一台臭氧设备工作，不仅能节约能源，也为设备检修提供了时间。所以，本款推荐此类泳池宜按每台各60％的设计量选用2台臭氧发生器。
    4 臭氧发生器是一个比较贵重的设备，它对环境条件敏感，如环境条件变化可能影响臭氧的产量，对设备的寿命也会产生不利影响，故本款规定要设置自动实时监控。
    本款中的异常情况指：①供气系统失效；且压力不够；②电压过低；③设备环境湿度超过规定；④活性炭吸附过滤器进行反冲洗；⑤池水进水中臭氧浓度超标；⑥池水循环水泵停止运行；⑦臭氧消除器堵塞；⑧机房内环境臭氧浓度超标；⑨设备冷却水温度过高或中断等。
    5 为了保证臭氧发生器的正常工作，应有连续不断的冷却水供应，其水温不应超过35℃，水质应符合饮用水水质标准要求。
6.2.9 臭氧是强氧化剂，对某些材料具有腐蚀性，会使钢出现色斑，橡胶老化、变色、弹性降低。所以输送臭氧气体的管道、阀门及附件应采用牌号不低于S31603能抗正压和负压不变形、耐腐蚀的不锈钢材质或氯化聚氯乙烯(CPVC)材质。