座人中压紫外线提高游泳池水质

中压紫外线提高游泳池水质

2012年，伦敦奥运会游泳场馆将全部采用紫外线消毒。游泳池水处理中，中压紫外线系统的特点体现在 ：多波长紫外线 ；有效控制水中的微生物；有效降解游泳池水中的化合氯（氯胺）和三卤甲烷等其他消毒剂的消毒副产物 ；有效提高游泳池水质。另外，紫外线设备具备游泳池行业中最为理想的消毒工艺。

紫外线的基本概念

紫外线是太阳光中的一部分，是介于可见光和X射线之间，光谱为100 nm-400 nm的电磁波谱。根据不同的波长，紫外线可以分为四个波段：

◆UVA波紫外线，称长波紫外线：波长为 nm；

◆UVB波紫外线，称中波紫外线：波长为 nm；

◆UVC波紫外线，称短波紫外线：波长为 nm；

◆VUV波紫外线，称真空紫外线：波长为 nm。

图1. 不同价态的化合氯对不同紫外线的吸收率

紫外线在泳池水处理中的优势

紫外线消毒杀菌的机理是：细菌和病毒受到紫外光照射后，紫外光谱能量为细菌核吸收，使其核酸结构遭到破坏，各种细菌、病毒等丧失复制繁殖能力，从而达到灭菌效果。

不同波长的紫外线对物质的穿透能力不同，随着波长的增加而增强，所以UVA波段紫外线穿透能力最强，其次是UVB和UVC波段。中压紫外线技术是根据灯管内干压陶瓷砖 第2部份：炻瓷砖 GB/T4100.2⑴999部所充惰性气体的压强来决定的，是一种有别于传统紫外线技术的人为定义。中压技术，从上世纪90年代开始兴起，由于其在游泳池水处理应用中的绝对优势，受到了越来越多用户和工程师们的青睐。

中压紫外线的特殊优势体现在：

1）中压紫外线灯波长范围宽广，对所有已知细菌都表现了有效的杀灭作用。

对于游泳池这种低负荷的轻微污染水体，中压紫外线完全满足杀菌效果，确保水质安全，同时保障游泳者的安全。

2）中压高强紫外灯管输出波长的范围较宽，在230 nm-370 nm之间，含有降低氯胺所需要的245 nm、297 nm及340 nm的波长。

对氯胺的有效控制可以更好的保护游泳者和工作人员的安全，避免由于室内泳池氯胺浓度超标可能造成的钢结构应力腐蚀。

图2. 海诺威中压紫外线设备

紫外线通过光—氧化作用能有效促进氯胺和其他有机物的分解，基本的反应方程式如下：

一氯胺：

2NH2Cl + HOCl UV N2 + 3HCl + H2O （245 nm）

二氯胺：

NHCl2 + OH- UV Cl2N- + H2O

Cl2N- + NHCl2 UV Cl2N-NHCl + Cl-

Cl2N-NHCl UV Cl-N=N-Cl + HCl

Cl-N=N-Cl UV N2 + 2Cl （297 nm）

三氯胺：

2NCl3 + 6OH--HCl UV N2 + 4OCl- + 8HCl + 2H2O （340 nm）

2HOCl UV 2HCl + O2

其中一氯胺的最佳分解波长在UVC段，二氯胺的最佳分解波长在UVB段，三氯胺的最佳分解波长在UVA段，所以只有中压紫外线才有分解化合氯的能力。不同价态的化合氯对不同紫外线的吸收率如图1所示。

丹麦科技大学和德国的海德堡（Heidelberg）大学都曾经用实验证实：中压紫外线技术在氯胺分解方面远远优于传统的低压紫外线技术。实验地点是在丹麦Gladsaxe运动中心，实验采用同样功率（1200 W）的中压和低压紫外线，对泳池中的氯胺进行光分解，中压紫外线有效分解氯胺可达到74%（mg/L级）。

3）有效改善泳池水质的紫外线穿透率。

穿透率是评估水质的标准之一，当紫外线穿过水层，由于水中的物质（有机或者无机物质）会吸收紫外线光强，从而降低紫外线的强度。而穿透率与浊度、色度不完全相同，因为浊度仅是对水中悬浮物的表征，而不代表水中的溶解物质。紫外线可以氧化水中的有机物，还可以破坏部分能导致水中混浊物质的结构，从而与过滤工艺相结合，不断提高水质的穿透率。根据相关报道，中压紫外线可以将水质的穿透率从75%提高到至少97%以上。

4）温度对杀菌效果影响很小。

一般游泳池的水温是℃或更高，高于一般消毒剂和消毒方式的作用温度（一般自来水和污水都低于此温度）。中压紫外线的发生量和发生效率基本不受温度影响，可在℃水温条件下正常工作，并且确保杀菌和去除氯胺的效果。

消毒技术比较

2012年伦敦奥运会已经决定在所有游泳池内都采用紫外线设备进行消毒，包括竞赛数显半自动冲击实验机池、跳水池和训练池在内的总计12个独立泳池。其中的原因主要是，中压紫外线与传统的氯消毒和臭氧消毒相比较，有许多无法媲美的优点：

1）系统结构简单，操作方便，无需日常维护。

2）强杀菌性。杀菌效率高、杀菌速度快，对常见的细菌、病毒的杀灭作用一般在几秒的时间内即可完成。

3）杀菌的广谱性高。对所有的细菌和病毒都能高效杀灭，能够永久灭活抗氯性微生物组织，例如嗜肺军团菌、大肠杆菌、假单胞菌、隐孢子虫、阿米巴虫和细菌等，紫外线通过破坏这些微生物的DNA和DNA修复酶来达到灭活效果。

4）在消毒过程中我国仍处于工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展阶段不会产生有毒及有害副产物，不改变被消毒的水体的成分和性质，对水体和周围环境不产生二次污染；降低氯的投放量，降低余氯，使泳池水中的氯含量降低，减少了消毒副产品，令泳池环境更健康。

5）中压紫外线具备降解化合氯的能力，包括一氯胺、二氯胺、三氯胺等，这就有效杜绝了致癌物质三卤甲烷（THM）的产生，杜绝了化合氯对人体的影响。在减少泳池中刺鼻气味的同时，有效的改善了游泳者嬉戏和运动的环境，并且大大提升了泳池工作人员的工作环境。

6）中压紫外线消毒技术占地面积小，运行安全、可靠，运行费用低。

可见，中压紫外线消毒具有高效率杀菌、广谱性杀菌、无污染、运行安全可靠等优点，并且不会形成有毒副产物，因而目前工程应用也越来越多。为保证消毒效果，泳池所需紫外线剂量室内池不应小于60，室外池不应小于40，且应保持有一定的安全余量。

为了保证紫外线消毒的效果，所有的紫外线消毒器应设置湿式检测探头，当紫外线灯的辐射量低于设定水平时，发出警报。多管紫外线发生器在任何一个灯管故障时，应当能够发出警报。紫外线灯管表面的污垢会影响消毒效果，用于游泳池的紫外线消毒器必须配备自动清洗装置。

图3. 英国拉塞尔皇家学校的两个室内游泳池

应用案例

案例1

自从安装海诺威紫外线水处理系统以来，新西兰最具人气的室内游泳池之一——新西兰马努卡市Lloyd Elsmore公园休闲中心室内的嬉水池——在水和空气质量方面都发生了较大的转变；其运营成本也大大降低，并且这个紫外线系统在不到一年的时间内就完全收回了成本。

中心管理员Gary Burr高兴地说：“我们使用海诺威中压紫外线系统来控制化合氯，即氯胺。自安装以来，紫外线系统的效果始终保持在完美的状态，化合氯水平从1.8 ppm下降到0.4 ppm，从而大大改善了泳池的环境。客人们都注意到了这种改进，并且不断表扬我们在泳池水处理上的进步，例如，一点儿也没有难闻的‘氯气’味，也没有一般室内游泳池通常会出现的眼睛刺痛现象。客人们发现自己不再需要使用护目镜，离开泳池时也闻不到身上有氯水的气味。水的清洁度也大大提高，透光度从80%迅速提升到95%，泳池水变得清澈透明。”

案例2

海诺威中压紫外线设备在英国拉塞尔皇家学校（Royal Russell School）的应用大获成功。学校的工程师Bob Ellis说：“海诺威紫外线系统操作非常简便，除了有效控制微生物以外，它还帮助我们有效地将氯胺浓度降至0.2 ppm，TDS也有明显的降低，池水更加清澈了，这大大减少了稀释水的用量。在安装紫外线系统之前，我们每周更换大约400立方米的水，只是为了将化合氯保持在一个较低的水平上；而现在低于0.2 ppm的氯胺浓度让我们和我们的客人都非常满意。新水用量、废水排放量、能量损失和化学药剂用量都大大降低了，运行成本明显降低。由于运行成本的大大降低，安装这台紫外线系统的投资在一年左右的时间内就收回了。”

图4. 安装拉塞尔皇家学校的海诺威紫外线处理系统

图5. 最近澳大利亚一所学校内安装了一套紧凑型海诺威紫外消毒系统

结束语

传统氯消毒技术因在消毒过程中会产生二氯胺、三氯胺、三卤甲烷等诸多副产物，从而对人体的健康造成一定的危害。臭氧消毒技术成熟，杀菌效果好，但是由于系统复杂，投资成本和运行费用高，并且存在操作难度大，需要大量的日常维护，对操作人员的技术要求高等问题，并不适用于绝大多数游泳场馆。中压紫外线消毒技术具有高效杀菌、无污染、运行安全可靠等优点，并且不会形成有毒副产物，是最为理想的消毒方式之致使线条材料打印成型件的表面精度变差一。