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游泳场馆空气除湿处理和光催化消毒处理技术

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-04-26  浏览次数:341
核心提示:游泳场馆空气除湿处理和光催化消毒处理技术刘春生1 游泳馆空气质量游泳池池水表面不断蒸发水蒸气导致室内空气湿度过高,这种高湿

游泳场馆空气除湿处理和光催化消毒处理技术
刘春生

1 游泳馆空气质量

泳池池水表面不断蒸发水蒸气导致室内空气湿度过高,这种高湿度的游泳馆空气环境对人体的健康不利。目前中外游泳池的水处理的标准和规范要求要采用氯消毒和无氯消毒(如:海卓菲无氯消毒系统),对于氯消毒方式,水中的自由氯经过消毒过程后产生了带有刺激气味的氯的化合物(氯胺等),它们极挥发到空气中,致使空气的质量恶化,氯胺也是致癌物,危害人体的健康,还会与装修材料上凝结的水滴溶合,腐蚀建材和装修材料。到目前为止,氯消毒游泳池的游泳运动者和游泳场馆的工作者(维护人员、救生员)是游泳场馆内空气污染的受害者。所以对游泳馆的空气进行恒温、恒湿、消毒的处理已经引起广泛的关注。

1.1 游泳馆温湿的毒性空气危害人体健康 

专家认为居室环境最佳室内温度22-25,相对湿度是50%-70%,人体感觉适中。经医学界科学测定,环境温度在25-28度时是霉菌的最佳生存温度,且当空气湿度高于65%或低于38%时,病菌繁殖滋生最快。湿度增大水汽趋于饱和时,会抑制人体散热功能的发挥,使人感到十分闷热和烦躁。过大的湿度促使人体甲状腺素和肾上腺素浓度降低,使人无精打采,萎靡不振,同时人体抵抗力下降,加之病菌生长加快,使人体更容易受到病菌侵害。

游泳场馆室内空气中的氨氮等消毒副产物DBPs,造成了游泳馆空气污染和哮喘的诱因,同时还存在其它挥发性有机物VOCs,危害人体健康。

1.2 未经处理的游泳馆空气腐蚀建筑物和室内装饰

室内泳池的冷凝水含有大量的氯离子(Cl),这种阴离子能附着在金属结构的表面。氯离子能破坏金属表面用的钝化膜,导致其锈蚀,金属表面很快就被腐蚀,导致室内金属钢结构被破坏,带来严重的安全隐患。相对湿度过高的室内泳池会造成墙面漆受潮空鼓、掉粉、长霉斑甚至脱落墙体;墙壁瓷砖受潮后也会发生色变,瓷砖变色、发黑,天花容易凝水,大大影响室内的美观性。室内泳池的装饰材料受潮后极易生长霉菌,产生异味。霉菌在相对湿度75-95%的环境,可呈爆发性生长,且产生霉斑,霉菌可分解导致装饰材料变形甚至断裂损坏。

1.3 潮湿的游泳馆空气存在漏电安全隐患

室内泳池相对湿度在80%以上,容易发生用电设备放电短路烧毁、人员触电,对生命和财产造成严重威胁。

2 游泳馆空气的恒湿恒温处理

针对室内游泳池和游泳场馆空气污染的现状,游泳池空气除湿、潜热回收、空气调节和空气消毒的游泳馆空气的恒温、恒湿、消毒处理的热泵系统,大量回收泳池大厅高潮空气的能量并综合利用,克服高湿、高氯环境等诸多问题,通过春夏秋冬季节运行模式的改变,保持室内游泳池恒温、恒湿和通风舒适,能源损耗远较其它方法优越。

2.1健康舒适

除湿热泵根据室内游泳馆的要求,集除湿、空调、通风(回风、排风、新风和送风)、水加热一体化功能设计,合理的控制好室内的通风、排风、新风、压力、温/湿度,热泵通过除湿回收的热量用于加热泳池池水,泳池池水温度一般控制在2527,室内空气温度控制2730,湿度控制在人体最舒适的6070%,实现空气除湿、池水加热、空调和空气消毒几大功能的和谐动态平衡,保证室内游泳池的干净和舒适。

2.2环保节能

除湿热泵只需输入少量电能,以提供循环动力,驱动压缩机做功,就能利用冷媒低温蒸发,高温冷凝的特性,不断从高温潮湿的空气中吸收大量的热能,保证空气的湿度和温度,同时在水侧,释放出从空气中吸收的热能。与传统的方式相比,它具有运行费用低只有传统设计方式的1/3左右、零废物的排放、绿色环保、安全。

2.3 智能管理

除湿热泵综合了现代建筑智能化管理的要求和趋势,采用最新的可编程的微电脑控制器,全自动控制运行,控制系统可接入楼宇控制系统(BAS)实现自动化远程控制。除湿热泵根据不同的季节天气状况自动选择最节能模式运行,并可根据项目的实际需要任意设定相关的参数和运行模式,满足业主的管理要求。

3 游泳馆空气消毒处理

3.1概述

游泳场馆室内始终处于高温高湿的环境下,目前游泳池的水处理为确保池水水质,通常会在池水中加氯消毒,水中的自由氯经过消毒过程后产生带有刺激气味的氯胺等有害的氯化物,它们极蒸发和挥发到空气中,致使空气的质量恶化,氯胺是一种刺激有害物,也是致癌物,危害着人体的健康。另外, 氯胺等有害的氯化物还会从游泳场馆向室外扩散,从而污染了周围的环境。到目前为止,游泳场馆的工作者(维护人员、救生员)和游泳运动员是受游泳场馆空气污染而导致哮喘高发病者,近年来由于游泳馆空气处理技术和节能设备的出现,将会给游泳运动员、游泳场馆的工作者和其他游泳者带来福音。

3.2 光催化消毒

1972年,日本东京大学教授Fujishima(藤岛昭)和Hashimoto(桥本和仁)发现TiO2在紫外线照射下能持续发生水的氧化还原反应,因而发现了二氧化钛的光催化特性。随着纳米技术的崛起,人们采用纳米TiO2这种N型半导体的光催化技术,给有效的改善环境和治理控制污染带来了福音。TiO2半导体的能带是不连续的,在布满电子的低能价带(Valence Band)和空穴的高能导带(Conduction Band)之间存在一个禁带(Forbidden Band/ Band Gap)。TiO2的带隙为3.2eV,相当于波长为387nm 的光的能量,所以在波长小于387nm 的紫外光的照射下,光辐射使电子发生跃迁,价带电子被激发到导带,形成空穴电子对。空穴(h+ )具有氧化性,在价带上发生氧化反应,就能将吸附在TiO2表面的H2O OH- 氧化成·OH(羟基);电子(e- )具有还原性,在导带发生还原反应,就能把O2在导带被电子还原,反应生成氧化能力很强的自由基,如·HO2 ·OH,其中·OH 的氧化能力是水体中存在的氧化剂中最强的,能氧化很多有机污染物、无机污染物和细菌,最终降解为CO2H2O等无害物质。

纳米TiO2光催化技术是一种高级氧化AOT技术(Advanced Oxidation Technology)。TiO2具有化学稳定好、高硬度、高耐磨耗性、对人体和环境无害、资源丰富、价格低廉等特点,因此引起人们广泛的关注,经过多年的研究,它已广泛的应用于污水治理、空气净化、环保、医疗卫生等杀毒、灭菌、污染物处理等多个领域。

纳米TiO2光催化高级氧化技术反应的过程和反应方程式为:


3.3纳米TiO2光催化技术应用

纳米TiO2光催化技术已经在废水、废气和废物等有害物质处理中显示其优势,特别是需要在无氧化、无化学品和无氯消毒场合的水处理中发挥了独特的作用,它们有:核电厂、热电厂、市政供热、锅炉、空调制冷、冷却塔、造纸、制药、金属加工、饮用水、景观水、航运压舱水的水处理等。

纳米TiO2光催化技术治理有害气体,污水处理,用纳米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解,用纳米TiO2催化降解技术来处理纺织染整废水,纳米TiO2由于其表面具有超亲水性和超亲油性,因此其表面具有自清洁效应,即其表面具有防污、防雾、易洗、易干等特点,纳米TiO2自洁净玻璃。 TiO2光催化高级氧化AOT技术是一种具有较好应用前景的水处理技术和空气处理技术,已有大量的研究表明很多难降解的有机物在光催化技术的作用下可有效去除或降解,它已成为水处理和空气处理中的前沿领域、研究热点和应用技术。

3.4 纳米TiO2光催化技术原理

2所示,紫色部分(LIGHT SOURCE)是紫外线灯管,灰色部分(CATALYTIC SURFACE)表示钛合金外壳上的纳米TiO2涂层,它作为光催化区。当设备工作时,在紫外线的照射下,池水在3个紫外线的辐射的工作区内被处理,它们分别是Photo-ionisationvacuum UV)真空紫外的光电离区、PhotolysisUV-C)光解区和光催化区(CATALYTIC SURFACE,紫外线从UV-A UV-C都能激发电子跃迁)。因为有了纳米TiO2光催化区域,它是高级氧化AOT技术,具有与传统紫外线消毒完全不同的原理和效果。


1 纳米TiO2光催化在游泳池原理示意图

3.5 纳米TiO2光催化技术与传统紫外线消毒的比较 

传统的紫外线消毒的机理主要是使细胞的DNA钝化失活,而AOT主要是采用纳米TiO2光催化原理的高级氧化AOT技术,用生成的基团直接破坏细胞壁,能够更高效更快捷的摧毁细胞组织。


2 纳米TiO2光催化与传统紫外线消毒的比较 


3 纳米TiO2光催化与传统紫外线消毒的比较

4 纳米TiO2光催化技术对游泳场馆的空气消毒处理

4.1 游泳馆除湿热泵技术对空气的处理

游泳池池水的自然蒸发和化学消毒反应后的氯胺等氯化物的挥发,使室内空气湿、热、浊,不利于人体的健康,所以通过控制游泳池区的空气温、相对湿,除去溶解在空气中水份里的化学污染,并经过滤尘处理,可以提高场馆的空气质量。

三集一体除湿热泵可以实现对空气的除湿、调温、净化、热回收的同时,还提供适当的空调气,防止结现象;要使场馆形成微负压(其负压值应保持在12—37Pa),会使泳池区内的高湿及含有化学物质与刺激气味的空气应控制在泳池区内,得使其扩散至其他空间;还适当补充了新鲜空气,以维持泳池区室内应有的空气质量。另外,泳池区的通风系统应独设置,得与其他空间的通风系统并用,以避免池区的空气混进入其他空间。

4.2 纳米TiO2光催化技术在空气处理中的应用

纳米TiO2技术以其清洁能源和材料、催化活性高、氧化能力强、稳定性好等优点而被广泛应用于空气净化领域,因其具有降解有机物、消毒灭菌、分解有毒气体而倍受青睐。

利用光催化的方法氧化降解空气中的VOCs是近年来日益受到重视的一项污染治理新技术。这个过程不需要其他化学助剂,反应条件温和,而且最终产物通常只有CO2H2O,不会产生二次污染,具有发展潜力的研究领域。有结果证实,许多种气相有机污染物可以通过光催化氧化过程快速分解,包括脂肪烃、醇、醛、酮、卤代烃、芳烃、硫醇及杂原子有机物等,它能够分解几乎所有有机化合物,适用于各种类型和各种场合的室内空气净化。

4.3 除湿热泵技术与催化技术结合处理游泳场馆空气

空气中VOCs的常用消除的方法主要有两种方式:降解和回收;其中回收包括吸收、吸附和滤膜隔离等等,而降解则可分为高温热分解以及氧化分解。由于使用回收方法都存在需要再生的缺陷,而高温热分解也并不适用于室内常温环境,因此如何使用氧化分解方法消除室内VOCs成为国内外学者研究的热点。光催化氧化是目前学者们研究消除室内VOCs的最主要方法之一,该技术的反应条件温和,可以降解绝大部分室内VOCs并可以减少二次污染。

光催化高级氧化AOT空气净化技术是近十几年来才发展起来的空气污染治技术,由于它能通过光催化反应,将污染物不可逆地转化为物理、化学性质完全不同的无害物质,因而,被誉为是当代最先进的空气净化技术。光催化空气净化技术在我国已有深入的研究和应用,我国在2009年制订了国标《GB/T 23761-2009 光催化空气净化材料性能测试方法》规范了光催化空气处理的研究和应用。

对游泳场馆室内空气的处理,如果把回收和降解相结合,就能通过三集一体除湿热泵加上纳米TiO2光催化技术的共同作用达到较为理想的空气质量的目的。通过除湿热泵控制游泳池区的空气温、相对湿,除去溶解在空气中水份里的化学污染,并经过滤尘处理后,再通过一套类似于AOT水处理的空气纳米TiO2高级氧化技术来处理VOCs,通过综合利用已经研究和应用的成果,开发和研制游泳场所室内空气综合处理的技术和设备。 

4.4 游泳场馆的除湿热泵光催化消毒


4 除湿热泵与光催化消毒结合对游泳馆空气进行处理

游泳馆的回风和室外的新风进入主机风道后,先经滤网除尘,然后进行光催化消毒,在经过除湿和热回收系统,就使温湿度适宜、无毒、无菌尘、无腐蚀高品质的空气送到游泳场馆,实现游泳场馆空气的舒适、清新和健康,身体的健康。

作者   刘春生:《易商资讯》特聘技术专家

联系地址:易商杂志社

 
 
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