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游泳池池水消毒和水质测试
——氧化还原电位(ORP 或 Redox)简介
1. 概述
游泳池、水疗池、戏水池等各种水上健身运动设施已经走进了我们的生活,它们提供了游泳、健身、休闲、戏水、康复、减肥、美容甚至社交的场所。人们在参与水上健身运动时,人体都要直接与池水接触,并且某些体液与池水进行交换,所以池水质量至关重要。没经循环过滤和消毒处理的池水,由于池水中的污染物和池水温度给细菌、病毒和藻类提供了最适合滋生和繁殖的养料和环境,池水水质恶化的风险始终存在;由于游泳人数的变化、污染源的增减、化学投加的不同、天气气温气压的影响和池水的消耗和补加等多种因素,水质始终都是处在动态的变化过程中。游泳池水处理的原理就是要确保池水的净化、消毒的动态平衡。合理的处理系统、经济高效的消毒方式和正确的维护程序是实现泳池的安全性、卫生性、舒适享用性、经济性和可操作性的前提。
游泳池池水消毒方式主要有氯消毒、溴消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、金属离子消毒等,每一种消毒方式都要求最小剂量和最大剂量,有些场合采用单独消毒形式,另一些场合采用两种或多种联合消毒形式。游泳池可以采用不同的消毒方式,但是在检测池水的消毒方式的有效性方面,在我国在现行的标准中,游泳池消毒只有余氯量的指标,对于其它消毒形式的消毒方式尚无统一的标准和指标,2011年8月1日实施的《公共浴池水质标准 CJ/T 325-2010》中,把氧化还原电位ORP≥650mV作为水质检验的项目,具有重大意义。
2. 氧化还原电位(ORP 或 Redox)的研究
1966年,德国科学家 Carlson等人对采用氯消毒的游泳池池水中的大肠埃希菌(E. Coli)进行了杀灭实验。他们发现,大肠杆菌的杀灭与氧化还原电位(ORP 或 Redox)相关性较大,而与余氯量的相关性比与氧化还原电位(ORP 或 Redox)相关性要小得多。当池水的ORP为650mV时杀菌速度迅速,当ORP降低时,杀菌速度也降低,当ORP低于520mV时,杀菌速度极缓。实验结果如下图所示:
以后的研究发现,测试出的余氯实际上有两种形式:分子形式(HOCl)的高效余氯,离子形式(OCl-)的低效余氯,它们在不同的pH值的池水环境中相互转化。所以相同的余氯量,由于pH值不同,高效余氯(HOCl)和低效余氯(OCl-)的量也不同,消毒效果也不相同。当池水里含有氯稳定剂(氰尿酸)时,对一定余氯量的池水的消毒能力也有影响。余氯量是池水中消毒剂含量指标,而ORP才是池水中消毒剂消毒能力的指标。
通过对氧化还原电位(ORP 或 Redox)的进一步研究发现,ORP适用于所有氯和溴等标准消毒剂和臭氧、高锰酸钾、金属离子和UV系统等其它可选消毒剂。
3. 氧化还原电位(ORP 或 Redox)的应用
1971年世界卫生组织规定饮用水采用ORP值为650mV (铂/甘汞电极)或700mV (铂/AgCl电极)的标准;1982年德国标准协会采用700mV (铂/AgCl电极)作为德国公共和商业泳池水ORP标准;1988年美国国家温泉和泳池协会采用650mV (铂/AgCl电极)作为公共温泉ORP最低建议值。氧化还原电极能衡量对游泳池水的消毒效果,池水中的氧化还原电位值等于或高于650mv,则表示杀毒灭菌的能力和其中的含菌量是可以接受的。
如果池水采用氯消毒的形式,余氯量、pH值和ORP数值具有相互对应的关系,见下表:
现行国家行业标准CJ244-2007规定,余氯量0.2-1.0mg/L:在pH值7.2时,余氯量为0.2mg/L对应的ORP为690mV,余氯量1.0mg/L对应的ORP为810mV;在pH值7.5时,余氯量略大0.27 mg/L对应的ORP为650mV,余氯量1.0mg/L对应的ORP为790mV;在pH值7.8时,余氯量略大于0.4 mg/L对应的ORP为650mV,余氯量1.0mg/L对应的ORP为770mV。
在2011年8月1日实施的《公共浴池水质标准 CJ/T 325-2010》中,把氧化还原电位ORP≥650mV作为水质检验的项目,具有重大意义。
(1). ORP能更好的反映池水的消毒能力,保证了ORP值从而确保了池水的水质。它对于氯消毒、溴消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、金属离子消毒等具有较大的适用性;
(2).在线即时检测时,采用氧化还原电位ORP更简便、经济、可靠,如果采用余氯量ppm的在线监控,此时探头传感器的价格昂贵,难于制造和调试。
4. 池水水质的自动在线监控
水质监测仪可以实现在线实时监测和控制水中的化学含量和投加,一般有2组参数可以监控:pH值、ORP氧化还原电位(单位mV)。还有的带有2个4-20mA逻辑输出接口可进行纪录和调制,可与终端屏幕显示连接,把pH值、ORP氧化还原电位的数值显示在屏幕上。还有的产品带有RS-485通讯输出接口,可与电脑连接,实现电脑中心集控。
5. 池水水质的人工测试
5.1. 在游泳池维护时,要在30-45cm 的水面之下取水样,不得在回水口附近取水。
5.2. 两种常用的人工验水器(水质测试盒、或水质测试剂):
5.2.1. DPD型,遇到含氯的池水显粉红色。DPD型更优越,它可区分自由氯和总氯的含量,由此可计算出化合氯的含量。
5.2.2. OTO型,遇到含氯的池水显黄色。OTO型测试的结果是总氯量。
5.3. 用DPD所测出的自由氯和总氯的含量时,以此可以算出化合氯的含量:
总氯的含量-自由氯的含量=化合氯的含量
5.4. 计算溴的含量:用测氯的试剂测试溴的含量时,从测氯的测试结果可以计算出溴的含量:
自由氯×2.25(系数)=总溴量
5.5.新型的测试仪器
5.5.1. 五合一PC水质测试仪
氯含量:0.05-6.0 mg/l
pH值:6.5-8.4
氰尿酸:0-80.0 mg/l
总碱量:5-200 mg/l
钙硬度:50-500 mg/l
5.5.2. 游泳池综合参数测试仪
测试所有的水质参数 |
总硬度高量程:0-500 ppm CaCO3 |
氰尿酸:0-160 ppm Cys |
总硬度:0-50 ppm CaCO3 |
铁 (II/III):0-1 ppm Fe |
总碱量:0-200 ppm CaCO3 |
氯 低量程:0-2 ppm Cl2 |
活性氧:0-10 ppm O2 |
铝:0-0.25 ppm Al |
氯 中量程:0-4 ppm Cl2 |
臭氧:0-1 ppm O3 |
氨:0-1 ppm N |
氯 高量程:0-6 ppm Cl2 |
过氧化氢:0-3 ppm H2O2 |
双胍盐:0-50 ppm PHNB |
铜:0-5 ppm Cu |
pH值:6.5-8.4 |
碘:0-13 ppm Br2 |
二氧化氯:0-11 ppmClO2 |
硫:0-100 ppm SO4 2- |
钙硬度:0-500 ppm CaCO3 |
总硬度低量程:0-50 ppm CaCO3 |
尿素:0-3 ppm CH4N2O |