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游泳池水臭氧消毒系統(tǒng)設(shè)計(jì)
范懋功
《游泳池給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(CECS14：89)中僅提到游泳池水可采用臭氧消毒方法，但對(duì)臭氧消毒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)未作具體規(guī)定。本文根據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹如何確定游泳池水臭氧消毒系統(tǒng)的大小。
CT值是臭氧消毒系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，其中C代表臭氧濃度，以mg/L計(jì)；T代表接觸時(shí)間，以
min計(jì)；兩者的積CT值表示消毒過(guò)程的有效性。例如臭氧濃度為0.4mg/L，接觸時(shí)間為4min
時(shí)的CT值等于1.6。水溫越高，反應(yīng)時(shí)間越短，所需的CT值越低。
美國(guó)環(huán)保局(EPA)和職業(yè)安全衛(wèi)生管理局(OSHA)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)表了飲用水的臭氧消毒系統(tǒng)的CT值為1.6。歐洲國(guó)家和加拿大政府頒布的游泳池水標(biāo)準(zhǔn)中CT值也采用1.6。但游泳池水和飲用水不同：(1)游泳池水封閉循環(huán)，每天循環(huán)次數(shù)最少4次，而飲用水是直流的。(2)隨著游泳人數(shù)增加，池水所需氧化劑量也要增加。(3)游泳池水溫度一般為25℃～40℃，而飲用水溫度一般為0.5℃～25℃。(4)游泳池水還要加氯作為輔助消毒劑。(5)游泳池循環(huán)水經(jīng)過(guò)濾后加臭氧消毒。因此CT值采用1.6來(lái)確定游泳池水臭氧消毒系統(tǒng)的大小是比較安全的。有些地區(qū)采用低的CT值0.8，臭氧濃度為0.2mg/L～0.25mg/L，接觸時(shí)間為3.5min～4min，此時(shí)作為輔助消毒的加氯量可減少65%。當(dāng)氯作為主要消毒劑而臭氧作為精處理消毒劑時(shí)，CT
值可小于0.8，臭氧濃度小于0.5mg/L，接觸時(shí)間小于1min。
通常用裝在旁流管上的射流器把臭氧導(dǎo)入水中，為了保證射流器的進(jìn)水壓力，在旁流管上安裝管道泵加壓。射流器后的水和臭氧混合液從上側(cè)進(jìn)入反應(yīng)罐充分接觸后從下側(cè)出水與游泳池循環(huán)水主管相接。旁流管中的水在高臭氧濃度下消毒后再和主管中的水混合并產(chǎn)生氧化反應(yīng)。商業(yè)游泳池水循環(huán)周期采用6h，旁流管水流量為循環(huán)水主管流量的15%～25%，可保證臭氧在進(jìn)入主管線前有足夠的傳質(zhì)效率和足夠的接觸時(shí)間。
用臭氧作為主要消毒劑時(shí)CT值采用1.6(0.4mg/L×4min)來(lái)確定臭氧系統(tǒng)的大小。根據(jù)商業(yè)游泳池50～60年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在這樣的系統(tǒng)中用ORP控制器可正確控制池水中臭氧濃度。當(dāng)臭氧發(fā)生器產(chǎn)氣中臭氧重量濃度等于4%～6%時(shí)，ORP控制值為850mV。系統(tǒng)中應(yīng)有2套ORP監(jiān)控裝置。第一套ORP控制器的探頭裝在旁流管上即在反應(yīng)罐的出水管上，控制臭氧系統(tǒng)的交替開(kāi)停，使臭氧投加量與游泳人數(shù)一致。第二套ORP控制器的探頭裝在主管上，即在主管與旁流管連接處之后，當(dāng)游泳池水循環(huán)系統(tǒng)的回水管中臭氧濃度過(guò)高時(shí)關(guān)閉臭氧發(fā)生器而提供安全保證。上述濃度是指在加輔助氧化劑之前的濃度(加氯量為0.2mg/L～0.5mg/L)。
由于旁流水流回主管后至少被稀釋4倍，系統(tǒng)中剩余臭氧濃度任何時(shí)候都不會(huì)超過(guò)0.1mg/
L，僅有極少量臭氧流到游泳池中或放出剩余臭氧，符合OSHA規(guī)定室內(nèi)游泳池水面上剩余臭氧濃度為0.1mg/L的要求。為了保證安全，在游泳池和水處理設(shè)備間應(yīng)安裝臭氧監(jiān)測(cè)儀。
射流器尺寸可根據(jù)旁流水流量，進(jìn)出水壓力和臭氧發(fā)生裝置所需的空氣流量計(jì)算確定。
按下式確定臭氧發(fā)生器的大�。撼粞醢l(fā)生器產(chǎn)量(g/h)=循環(huán)水流量(m3/h)×臭氧投加濃度(g/m3)。例如容積為380m3的游泳池，臭氧投加量為0.4mg/L(g/m3)，游泳池水循環(huán)周期采用6h，循環(huán)水流量為380/6
≈63m3/h，則臭氧發(fā)生器的最小產(chǎn)量應(yīng)為63×0.4=25.2g/h。反應(yīng)罐用來(lái)使水中無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物被溶解的臭氧氧化并進(jìn)行消毒殺菌，因此設(shè)計(jì)反應(yīng)罐時(shí)應(yīng)消除水的短路，保證水在罐內(nèi)有一定的停留時(shí)間。為了使臭氧在水中的溶解度高，含臭氧的水從反應(yīng)罐上側(cè)進(jìn)罐，下側(cè)出水。反應(yīng)罐上部的排氣閥應(yīng)與臭氧破壞裝置連接使在進(jìn)入大氣前除去未溶解的臭氧。反應(yīng)罐的容積按下式確定：
反應(yīng)罐容積(m3)=循環(huán)水流量(m3/h)×旁流水百分比(%)×反應(yīng)時(shí)間(h)。例如380m3
游泳池池水循環(huán)周期采用6h，循環(huán)水流量為63m3/h，旁流水流量為循環(huán)水流量的25%，接觸時(shí)間4min，則反應(yīng)罐最小容積為63×0.25×0.067=1.05m3。
在游泳池水溫度范圍內(nèi)，池水中溶解的飽和濃度遵循亨利定律，臭氧發(fā)生器產(chǎn)氣中臭氧濃度越高，水中飽和濃度也越高，溶解臭氧的傳質(zhì)平衡濃度也越高，消毒性能越好。在選擇臭氧發(fā)生器時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。
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