游泳池循環水消毒技術應用現狀及進展★

毛澍洲 胡 珊 邱光宇 張 波

(1.江蘇恒泰泳池科技股份有限公司，江蘇 常州 213169； 2.江蘇大學環境與安全工程學院，江蘇 鎮江 212013； 3.常州江蘇大學工程技術研究院，江蘇 常州 213159)

游泳池在使用過程中水質會因游泳者攜帶的細菌與病毒、空氣中的灰塵顆粒以及其他因素受到污染，池水出現細菌超標現象，據調查，約有43.3%的人在游泳后會出現皮膚干燥發癢、眼睛干澀疼痛或呼吸道細菌感染的癥狀[1]。所以隨著游泳運動的普及，泳池水質的衛生安全受到政府和公眾的廣泛關注。近日，GB 37488—2019公共場所衛生指標及限值要求(以下稱為新標準)正式實施，其中游泳場所水質衛生指標的數量及限值要求均有大幅度提高。微生物指標比以前更嚴格，細菌總數不大于1 000個/mL調整為菌落數不大于200 CFU/mL，總大腸菌數不大于18個/L調整為不得檢出(CFU/100 mL)[2]。所以為保證泳池水質達到標準要求，保障游泳者的健康，消毒處理至關重要。文章首先介紹了游泳池循環水凈化的工藝流程，對幾種常用的泳池消毒技術進行總結與分析，并探討存在的問題。

1 泳池循環水處理常規工藝

游泳池水處理是一個漸進的凈化過程，池水經多次循環達到安全衛生的水質標準要求。圖1所示為順流式端壁進水型池水循環方式[3]，泳池水經池底回水口和外側溢流槽進入凈化系統。以工藝流程劃分，系統可分為六個部分：

1)預凈化。毛發聚集器安裝在循環水泵的吸水管上，池水先經其進行預過濾，防止毛發或其他固體懸浮物纏繞損壞水泵葉輪或堵塞過濾器填料層。

2)投加混凝劑。以石英砂為主體的顆粒濾料要想濾除微米級的雜質，需要在水中加入混凝劑吸附聚集微小的膠體顆粒，以便被濾料層截留。

3)過濾。經過石英砂、陶?；蚬柙逋恋冉橘|精細過濾，達到降低池水濁度、吸附截留懸浮顆粒、分解去除尿素等化合物的目的。

4)消毒。通過投加長效消毒劑，將水中病原微生物的數量嚴格控制在水質標準規定的范圍內，防止游泳者交叉感染。

5)水質平衡。通過在系統末端投加pH調整劑，將pH控制在7.0～7.8。

6)水質監控和檢測。游泳池設置在線實時監測和控制系統，當水質不滿足標準要求時能自動報警提示。

游泳場所常用的消毒技術主要有氯消毒、紫外線消毒、臭氧消毒等。氯消毒劑種類較多，包括液氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣、漂白粉等，它們的區別是有效氯含量和形態不同，殺菌機理基本相似[4]。與其他技術相比，氯制劑成本低，容易獲取，殺菌效果好，且水中余氯具有持續殺菌消毒的能力，目前在國內被廣泛應用于大型游泳池的池水消毒[5]。紫外線消毒接觸時間短，占地面積小，無副產物，消毒后池水無色無味，但是系統投資維護成本高，處理水量小，影響因素多，適用于小型游泳館。臭氧殺菌能力強，原料及副產物均為氧氣，無二次污染，還能提高游泳池水質及周圍環境質量，但臭氧的產生、控制和檢測需要一定技術，設備多，投資大，操作管理不易，在標準高或經濟實力強的游泳館采用。

2 常規泳池循環水消毒技術存在的問題

2.1 消毒副產物

游泳場所中DBPs最主要的暴露途徑為呼吸吸入和皮膚穿透[9]。Kogevinas 等[10]研究發現，游泳后人體的呼出氣中THMs 的濃度為7.9 μg/m3，濃度約是游泳前的6.5倍。Villanueva等[11]和Florentin等[12]的研究表明，隨著THMs 組分暴露濃度的升高和暴露時間的延長，游泳人群患大腸癌、膀胱癌的風險會增加，且發病的概率明顯高于非游泳人群。

臭氧的強氧化性對耐藥性強的病原微生物能有效滅活，是良好的消毒劑，但同時也會使水中的溴化物轉化為次溴酸，進而生成具有染色體和DNA遺傳毒性的溴酸鹽及含溴有機化合物。

2.2 消毒劑儲運安全風險

氯消毒劑殺菌效果好，成本低，占地面積小，是大多數游泳池和水廠采用的消毒方法。氯氣是一種黃綠色有毒氣體，有強烈的窒息氣味，屬于Ⅱ級(高度危害)物質。

氯瓶在運輸、貯存、管理及使用等方面均存在安全隱患和風險。一般情況下，氯氣被液化并充裝在鋼瓶中，瓶內液氯與氣氯共存，其容積比隨鋼瓶內壓力和溫度的變化而變化。一方面，如果環境溫度升高，氯瓶受熱，瓶內壓力增加，可能會導致爆炸。另一方面，如果加氯系統發生氯氣泄漏，將危及人體安全。Govier[13]研究總結了1 566名氯氣暴露者的癥狀，常見的是咳嗽(29%)、呼吸困難(22%)、咽喉痛(16%)或眼部問題(12%)，嚴重者會導致死亡(0.6%)。因此，要保證氯氣發揮好消毒這一重要角色，液氯的安全使用及妥善管理是重要環節。

2.3 工藝參數調控

氯化消毒對水中的隱孢子蟲、賈第鞭毛蟲的殺滅效果較差，需要較高的CT值才能達到預期效果。但氯殘留過量會與尿素分解產生的氨、氮反應生成化合物氯胺，二氯胺對皮膚、眼睛、鼻腔黏膜有刺激，三氯胺有刺激性氣味。因此游泳場所衛生標準增加了化合性余氯濃度這一項目，限制其濃度不超過0.4 mg/L[2]。

紫外消毒系統工藝參數的選擇及調控，也存在許多問題。設備在長期運行的情況下，燈管會老化、結垢，紫外線劑量分布的均勻性以及穿透率等工藝參數的取值會發生變化，不能保證穩定的消毒性能。

采用臭氧消毒時，由于臭氧具有強氧化性，幾乎能與任何生物組織反應，需控制臭氧的產量及殘余尾氣的吸收。若泳池上方空氣中臭氧濃度超標，游泳者吸入后，很快與呼吸道的細胞和組織發生反應，導致肺功能衰弱和組織損傷，氧化皮膚中的維生素E，致使皮膚長斑、起皺。新標準限制了室內臭氧濃度不超過0.2 mg/L[2]。

3 泳池循環水消毒技術的發展

3.1 紫外光催化氧化

光催化主要是通過產生的羥基自由基來破壞細胞膜，氧化細胞內物質并分解DNA，徹底殺死微生物。王曉婷等[14]在紫外消毒器中安裝光催化組件，組建了連續流動式消毒器，以大腸桿菌 (E.coli) 和噬菌體為目標物評價其消毒能力。研究結果表明在相同的紫外劑量50 mJ/cm2及初始濃度3.40×106CFU/mL的條件下，經光催化處理，E.coli的去除率高于紫外消毒，光復活率僅為紫外消毒后的17%。同時光催化設備具有病毒去除的能力，對噬菌體F2和MS2的去除率分別為6.37 log10和6.00 log10。由于紫外光和自由基的同時參與，消毒速度及效果均優于紫外消毒，具有較好的應用前景。

3.2 電化學氧化

微電解技術應用于游泳池循環水凈化系統已有十余年的時間。其原理是利用低壓電解水和氯化鈉產生的活性氧與活性氯殺菌。目前市面上有電解機這類產品，發生器將水、電、鹽組合，現場制備出混合物氧化液，包括HClO，ClO2,Cl2,O3,H2O2及·OH等產物，活性氯和H2O2使池水有持續的殺菌能力。研究表明，在相同的消毒效果前提下，使用微電解技術產生的電解消毒液與氯氣相比可降低30%～50%的THMs產生量[15]。微電解技術還具有降解有機物的功能?；瘖y品、洗發產品、汗液等被游泳者帶入池水中，尿素含量檢測到高達3.7 mg/L[16]。若池水中存在一定濃度的氯離子，無需添加電解質，電解30 min就能達到尿素去除率99.5%的效果[17]。

3.3 水力空化

水力空化是指液體通過一個有局部收縮結構的裝置(比如多孔板、文丘里管、節流閥)時，流速增大，壓力降至飽和蒸汽壓，液體內部產生空化泡，當周圍壓力迅速恢復，空化泡瞬間膨脹、潰滅，釋放巨大的能量，同時產生高溫、高壓環境。水力空化[18]就是通過“水相燃燒”反應，自由基機理，空化機械作用，達到滅菌目的。

朱孟府等[19]對水力空化去除微生物和有機污染物的效果進行研究，得到大腸桿菌去除率高于99.99%，COD的去除率達72.13%的結果。陳樂等[20]分別以方形和圓形孔口的多孔板裝置，探究水力空化作用對大腸桿菌的殺滅效果，結果表明增加流速、延長處理時間、適當增多孔口數量及減小孔口大小均能提高大腸桿菌殺滅率。該技術采用的裝置簡單，消毒效果明顯，運行成本低，無二次污染，與超聲空化的作用域小，能量利用率低相比，水力空化技術具有易于工業化推廣應用的優勢。

3.4 工藝組合

各種技術都存在一定的局限性，在控制好技術經濟成本的基礎上，可以考慮將現有的消毒技術與其他物質聯合使用，達到提高系統消毒效果的目的。

吳俊奇等[21]探究“O3+H2O2”聯合的消毒方式對較高負荷泳池水的消毒效果，分析了不同濃度配比對水中氧化還原電位、大腸桿菌、細菌總數等指標的影響。目前，在北京部分游泳館就采用“O3+UV”組合對泳池水進行消毒。除此之外，一些工業企業的中水消毒處理采用“O3+NaClO”方式[22]，我國某些水廠工程采用“UV+氯制劑”消毒，既滿足了病原微生物的控制要求，又提高了水廠的應急能力。以上研究及實踐證明了聯合技術具有良好的開發應用前景。

4 結語

游泳場館根據其用途、負荷、所處環境及標準要求的不同，針對實際情況選擇最適宜的消毒工藝。目前還沒有一種消毒技術完美無缺，不同方法配合使用往往可以起到互補的作用。

在研究新型消毒技術時，應明確其反應機理，和微生物、有機物的作用關系，既要滿足水質標準，達到微生物安全性，又要加強對消毒副產物的毒理學分析，減少或不產生消毒副產物，達到化學安全性。