泳池池水常用净水法及新技术的开发

王旭楠，谢宝龙，曹军瑞

(自然资源部 天津海水淡化与综合利用研究所，天津 300192)

1 前言

随着游泳运动的普及，游泳池水质安全问题越来越得到人们的重视。为了杀灭泳池水中的病毒和微生物，我国目前有很多种措施来净化泳池水质，但是其中一些方法在实施的过程中可能会在水中有残留物，从而进一步影响游泳人群在水中的呼吸和健康。在之前我国广泛采用氯化消毒[1]方式对游泳池进行消毒，然而在消毒过程中会生成氯化消毒副产物对人体健康产生潜在的影响与威胁。国内关于净化的研究大多数都是针对饮用水和废水而展开的，虽然泳池卫生情况一直受到人们的关注，但关于泳池水质净化[2]的研究却相对较少。文章就泳池净化方法的种类以及不同方法对泳池池水水质的特点和潜在影响展开讨论。同时也综合多种因素，并结合泳池水的特点提供了实施性更强的泳池净化法，分析产生水体污染的因素，除了在源头上合理控制非自然因素产生的泳池水体污染物以外，还针对现存的泳池处理问题，设计了藻基动态膜[3]泳池净化技术，发挥预涂动态膜机制，是水处理领域的多学科交叉研究方向，具有重要的实际意义和应用前景。

2 项目研究背景

游泳是一项集娱乐、健身为一体的体育运动，随着近年来游泳这一运动普及程度的扩大，游泳的场所数量也相应的急剧增加，在游泳运动的发展过程中，也出现了很多趣味性更强的水中娱乐项目，水疗、温泉、海水浴等类似项目也在同一时间大量出现，水中娱乐已经是人们日常生活中必不可少的娱乐项目。在参加水上集体活动的次数越来越多，频率越来越高，水质成为一个不容忽视的问题。因此，保证池水的水质成为了水中娱乐项目相关行业必须正视的问题。一般的池水净水处理系统是由泳池水过滤[4]、消毒杀菌和加热三个部分构成，经过所有步骤处理后的泳池水各项指标应该在《游泳池水质标准》中的相关指标规定范围内。因为泳池中的人群身体状态不确定因素较多，无法避免的会将各种细菌、病毒或者微生物带到公共活动区域。如果不能够在一定时间之内对面积范围的泳池水质采取实时的检测和污水[5]的处理，以保持良好的池水卫生状态，则会给在水中活动的人群带来极大的健康风险和安全隐患。除了无法避免的由人群带入的外界污染因素，池水如果不能定期清理，在游泳池池壁上会有一些微生物、菌落、藻类的生成，如果长期忽视池壁的滋生生物，有可能会影响整个池水的平衡从而导致正常的水循环处理无法达到预期的水质洁净度，持续加重池水的污染。

然而，以运动为目的的人群聚集在同一泳池中，其运动方式决定了整个持续的过程都会将身体皮肤浸入于池水当中，如果在不能保证池水卫生的情况下，相当于人体皮肤有可能会在短时间内集中接触到多种未知细菌病毒或者其他化学物质。由此水中多种不确定的有害物质可通过皮肤接触[6]、呼吸吸入和直接吞咽等多种途径进入到人体中，影响人群的健康。因此，保证安全的水质环境是非常必要的。如何通过安全又有效的处理方法来保证池水中的有害污染物能够去除，为在池水中的锻炼人群提供卫生且舒适的环境，是需要不断从源头去分析问题，确定研究方向，改进处理方法的。

2.1 游泳池水的污染源以及池水污染引起的疾病

2.2.1 泳池污染源

游泳池分为室内和室外两种不同类型的场地。室内的泳池池水主要污染源分两种：一种是来自人体本身的分泌物和排泄物：另一种是泳池场地的管理不到位(包括池水水质的实时监测、工作人员按时进行池水的清洁以及卫生状况的不到位)也会让其他污染源成为影响水质的因素(如微生物、病毒、有害化学物质等)。

室外游泳池的污染[7]源因素较多且不确定性较强，主要分为两种：一种是游泳人群在水中锻炼过程中人体自身会产生汗液、唾液等；另一种是室外游泳池受环境中的自然因素影响，如植物的枯枝败叶、雨雪溶于池水中、长期暴露于空气中、灰尘、飞虫、病毒等。

2.2.2 泳池水污染引起的常见疾病

在一般情况下，在进入公共游泳池之前做好个人的安全防护措施，如果泳池池水是经过正常的维护和清洁消毒处理的，在游泳过程中由外界因素的影响患传染疾病的因素是很小的。一旦无法保证泳池池水水质的安全性，它就会成为各种疾病的主要发生和传播途径。因人体在水中暴露的皮肤面积较大，在接触相关有害病毒的情况下，有一定患皮癣类皮肤传染病的几率。由于游泳过程中需要换气的原因，面部也会进入到水下，而面部的五官所暴露的粘膜非常脆弱，直接接触到被污染的泳池池水增加了患传染性疾病的风险，如传染性结膜炎、咽炎、气管炎等疾病。传染性结膜炎[9]是极其常见且传染性极强的粘膜传染病，一旦由泳池池水此媒介传播出去，感染率高、发病性强。

3 游泳池水的消毒方法及常用消毒剂

3.1 氯化消毒

在泳池池水净化中，经常用到的是方法是氯化消毒，它的消毒效果好、运用方便、价格低廉。氯在水中会产生反应，反应生成的次氯酸有很强的穿透能力，可以穿过水中有害微生物的细胞壁，在其体内达到破坏生物活性的的目的，从而减少池水微生物的数量。另一过程则是，氯在水中反应生成的次氯酸[10]，释放新生态氧，它和水中的盐类和某些有机物腐败后产生的物质发生反应，就可以让以此为营养支持的微生物无法正常摄入能量，使其终止生命活动，达到消除微生物的目的。

氯化消毒消毒剂。(1) 液氯。液氯价格低廉，可以进行持续消毒，并且消毒功能强，同时还有很好的除菌效果，大型泳池会经常用液氯消毒。但在使用液氯过程中需要有完备的安全措施，投放时也应当使用专业的设备，由经过专业培训的人员进行操作。液氯的危险系数高，不但操作过程不方便，而且在运用于泳池池水的清洁消毒后，其残留物可能会对游泳人群的皮肤、眼睛等产生刺激。因此逐渐被其他产品替代。(2) 次氯酸钙(漂白粉)。呈现的物理状态为颗粒状或片状，在酸性环境中杀菌能力强、速度快。但其产品不稳定，在光照、潮湿和高温条件下会与空气中的二氧化碳发生反应，为产品的储存带来很多不便。使用过程中会产生沉淀和气味，对人体呼吸道形成不利影响并且在处理过程中容易堵塞管道。(3) 三氯异氰尿酸(强氯精)。是一种高效、快速、低毒性能稳定的杀菌消毒剂，除了可以杀死各种有害细菌，对艾滋病等传播性强的性病也有效，因此在国际上得到了推广和应用。并且泳池中它的使用对人体皮肤及眼睛刺激性较小，保证了游泳人群的安全性。三氯异氰尿酸状态稳定，易储存，应用广泛。

3.2 臭氧消毒

臭氧在常温下呈现状态为淡蓝色气体，有特殊气味，密度大于空气，具有较强的氧化能力。但臭氧性质并不稳定，当它和水接触时，反应生成氧化能力很强的自由基，这种自由基不仅可以破坏分解细胞壁，还能快速地进入细胞，分解大分子聚合物并破坏细代谢和繁殖过程，使细菌死亡，达到灭菌的效果。

臭氧的杀菌[11]的速度要比液氯、二氧化氯要快一些，并对多种菌群有极强的灭活性，而且在消毒杀菌的同时还能达到去色、去味的效果，几乎没有其它副产物产生，经臭氧消毒[12]过的水不会产生二次污染。但是臭氧是不会稳定存在的，泳池池水中不能长时间起作用，所以，并不能保持消毒的时间，还需要其他辅助性的消毒剂维持水质。

3.3 紫外线消毒

紫外线是波长处于10 nm～400 nm之间的光波，波长处于200 nm～275 nm的紫外线被称为杀菌紫外线[8]，而在实际应用于水处理过程中通常采用254 nm的UVC来达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒对微生物，使微生物丧失繁殖能力，可以杀死水中存在的病毒、细菌、水藻和和寄生虫等，最终达到杀菌消毒的目的。

国外将紫外线[13]消毒应用于泳池水处理己经有多年的历史，在欧洲以及澳大利亚等国家的一些公共游泳池及水上乐园中已经成功应用。紫外线的消毒能力强于液氯，杀菌速度快、消毒时间短，可以有效杀灭一般消毒过程中不能去除的某些病毒以及原生动物，消毒时无气味且不产生有机卤代物等副产物，水的物理化学性质基本上也不会受到破坏，对人体无刺激作用。紫外线消毒缺乏持续杀菌能力，通常需要辅助氯等消毒方法来维持持续杀菌消毒的效果，除此之外，紫外线是通过辐射作用进行杀菌[14]，浑浊度大、悬浮物浓度过高的水会使紫外线的穿透能力降低，进而降低其杀菌能力，从而影响水的消毒效果，因此必须保证水质的清澈。

3.4 动态膜净水

动态膜一般是投加预涂剂到溶液当中或者利用原液本身通过过滤作用在多孔基膜表面形成的一层新膜。动态膜的形成过程其实就是膜的污染过程。其形成过程如下：动态膜[3]的制备使用过滤装置，通过对悬浮液或胶体溶液过滤来形成。在初始阶段，粒径比膜孔径小的粒子进入膜孔中，而粒径比膜孔大的粒子沉积在膜的表面形成滤饼层或者凝胶层，一直到小粒子不能通过滤饼层进入基膜孔中，动态膜就能形成。其实质就是在各种机理作用下粒子在载体表面形成一层过滤性质的滤饼层，其过滤[16]性能超过了基膜。

利用动态膜技术可增强过滤性能，提高出水水质、降低反冲洗难度。但与非动态膜相比，动态膜技术还不够成熟，在动态膜预涂材料选择、成膜条件优化等方面还需做进一步研究，此外动态膜技术在泳池水处理中的应用还未曾见报导，因此，开展预涂动态膜在泳池净化中的应用研究对于提高泳池出水水质、降低系统能耗具有重要意义，藻基动态膜技术将成为高效节能的池水处理新技术。

4 结论

随着游泳运动的普及，泳池水质成为游泳馆的核心竞争力之一, 这更是影响泳池安全的关键因素，避免水质受到污染而引起传染病的爆发。因此未来应针对游泳池水质状况及特点进行更深入和系统的研究。藻基泳池净化技术的设计开发与应用前景十分广阔，市场潜力巨大，该研究创新性地使用板式过滤与自主研发的藻基净水剂相结合，将预涂动态膜技术引入设计，最终得到藻基动态膜泳池净化技术，开拓泳池净化市场。

随着我国居民生活质量的不断提升，游泳池需求量不断增加，其中，泳池净化是其中最关键的环节，多种消毒剂在泳池池水中使用后产生的有害副产物。藻基动态膜技术有望作为一种高效节能新技术用于泳池水处理，目前动态膜在水处理领域的应用已经进入工程研究阶段，增加对国内外相关研究，最终实现对泳池的稳定和高效净化，开拓相关市场。当然，保证公共泳池的水质洁净，除了政府加强监管，商家的及时检测和净化消毒，更离不开游泳参与者的积极配合，一方面可以更多地利用网络媒体传播手段，充分发挥社会监督作用[17]，为更广大人群提供便捷，让游泳人群能够切实的体验到水质环境的改善；另一方面消费者自身也要提高文明素质，主动维护好公共泳池的卫生清洁，共同创造安全舒适的运动环境。