生物潔凈室臭氧消毒的殘余污染研究報告

　　1 引言

　　近年來(lái)，臭氧技術(shù)已在醫學(xué)、衛生、食品、飼養業(yè)、養殖業(yè)、食品儲藏保鮮、化工生產(chǎn)、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業(yè)廣泛應用，取得了顯著(zhù)效果。臭氧因其強氧化能力，可以破壞微生物的細胞壁，進(jìn)而割斷其核酸，使其喪失生命力，而且采用臭氧消毒具有快速，無(wú)二次污染(衰變?yōu)檠鯕?，殺菌效果好等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因此在醫院潔凈室和食品、制藥等有潔凈要求的廠(chǎng)房?jì)�，利用高濃度的臭氧進(jìn)行殺毒已經(jīng)相當普遍;然而另一方面臭氧也是一種室內污染氣體，對人體軟組織和呼吸道器官等有不同程度的傷害，據醫學(xué)研究表明臭氧是導致肺氣腫、慢性鼻炎、支氣管炎等多種呼吸道疾病的重要原因之一。所以，在現在提倡臭氧消毒的同時(shí)，高濃度臭氧消毒后，在建議的時(shí)間內臭氧的濃度是否可以降到國家標準規定的允許值，很值得我們探討。鑒于這個(gè)原因，我們對某制藥廠(chǎng)房臭氧消毒結束后的臭氧濃度進(jìn)行了檢測和分析。

　　2 預測模型的建立

　　理論上，利用質(zhì)量平衡方程和一階衰減模型(the first-order decay model)，得到臭氧產(chǎn)生和衰減的模型如公式(1)所示，公式(1)通常用來(lái)預測室內臭氧從產(chǎn)生到衰減整個(gè)過(guò)程中任意時(shí)刻的臭氧濃度：

　　對公式(1)進(jìn)行求解得公式(2)，即室內臭氧濃度隨時(shí)間變化的濃度值：

　　其中：

　　C: 潔凈室室內臭氧濃度，mg/m3;

　　C0: 潔凈室室內臭氧的背景濃度，mg/m3;

　　S: 臭氧的發(fā)生源，mg/h;

　　V: 被測潔凈室的體積，m3;

　　T：時(shí)間，h;

　　Kd: 臭氧在測試過(guò)程中的衰減系數，1/h;

　　由于臭氧是一種強氧化劑，具有強氧化性，它和很多物質(zhì)都發(fā)生反應，因此Kd 包括的因素較多，主要包括臭氧的自然衰減系數，臭氧與潔凈室內墻壁的反應系數，在臭氧的輸送過(guò)程中，臭氧與空調系統各部件(過(guò)濾器，送、回風(fēng)管道，機組表面)的反應系數等;通常情況下Kd的值是通過(guò)在臭氧發(fā)生器打開(kāi)時(shí)，濃度上升時(shí)的數據進(jìn)一步回歸得到的。

　　對于臭氧的衰減過(guò)程室內臭氧的濃度值，也就是說(shuō)關(guān)閉臭氧發(fā)生器，S=0, 則公式(2)簡(jiǎn)化為： (3)

　　其中：

　　C0: 臭氧發(fā)生器關(guān)閉后，室內臭氧的初始濃度，mg/m3;

　　3 測試方法和測試過(guò)程

　　3.1 空調系統

　　空調系統主要負責注射器灌裝、配制等區域的萬(wàn)級的潔凈區。整個(gè)系統的送風(fēng)量為19876m3/h(新風(fēng)量為33%)，回風(fēng)量為12722m3/h，排風(fēng)量為 4620 m3/h，被消毒潔凈區的總體積為563 m3;被測試潔凈室的送風(fēng)量為2811m3/h，回風(fēng)量為969 m3/h，換氣次數為54.9 1/h，體積為51.5 m3。

　　首先，開(kāi)啟臭氧發(fā)生器，使被消毒的潔凈室室內的臭氧濃度升高，當臭氧濃度達到穩定時(shí)，關(guān)閉臭氧發(fā)成器，打開(kāi)通風(fēng)系統，使得臭氧開(kāi)始被稀釋和衰減，同時(shí)開(kāi)始測消毒后臭氧在該潔凈室內的衰減情況。

　　3.2 臭氧的產(chǎn)生

　　本次測試的臭氧消毒的生物潔凈室所采用的高濃度臭氧，是通過(guò)臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的。臭氧發(fā)生器安裝的具體位置通常有三種：安裝在空調系統的送風(fēng)道中;安裝在空調系統的回風(fēng)道中;安裝在空調機組內。該制藥公司消毒系統的臭氧發(fā)生器安裝在空調機組內，具體的位置如圖1 所示。所選臭氧發(fā)生器是一臺康爾公司生產(chǎn)的內置式臭氧發(fā)生器(型號KCF-G60)，發(fā)生量為60±6g/h。由于臭氧本身的衰減和室內的溫度、濕度有密切關(guān)系，因此在打開(kāi)臭氧發(fā)生器之前，要相應的關(guān)閉空調系統的加濕，加熱段。為了使臭氧在空調系統中形成內循環(huán)，應關(guān)閉新風(fēng)和排風(fēng)，開(kāi)機1～2小時(shí)后，關(guān)閉臭氧發(fā)生器;打開(kāi)通風(fēng)系統，以保證臭氧濃度可以在規定時(shí)間內降到標準允許值。

　　3.3 采樣點(diǎn)位置

　　室內臭氧濃度采樣點(diǎn)的具體位置如圖2所示，位置位于空調系統中的一間污染物有嚴格要求的潔凈室內，該潔凈室的尺寸為2.2×9.0×2.6m3，共有4個(gè)送風(fēng)口，一個(gè)回風(fēng)口，一個(gè)排風(fēng)口，兩扇向內開(kāi)啟的門(mén)(在測試期間關(guān)閉);采樣點(diǎn)的高度1.5m。

　　3.4 臭氧濃度的檢測和記錄。

　　臭氧濃度的檢測采用ZX-01型紫外吸收式臭氧分析儀。該臭氧分析儀的量程0~10ppm，最小可檢測量0.004ppm，精度為二級，前面顯示器顯示數字是四位或五位，RS232接口，采樣氣體流速500ml/min，儀器工作溫度范圍15~35℃，標準溫度是25±1℃;相對濕度范圍0~95%。臭氧濃度的記錄是通過(guò)數據線(xiàn)與計算機聯(lián)接，由相應的程序每6秒記錄一次，計算機自動(dòng)記錄和保存。

　　為了測試人員的安全，測試人員和儀器放在該空調系統的外部，而向被測潔凈室內通入一根采樣管，通過(guò)采樣管和儀器的進(jìn)氣口相連，用來(lái)測試和記錄潔凈室內任意時(shí)刻的臭氧濃度。

　　4 測試結果討論與分析

　　當室內臭氧的含量達到穩定值時(shí)，關(guān)閉臭氧發(fā)生器時(shí)，此時(shí)被測房間的臭氧濃度為1.537～1.545ppm(3.07mg/m3)，也就是衰減時(shí)的初始濃度。打開(kāi)通風(fēng)系統，通入的新風(fēng)的臭氧濃度為0.014ppm(0.028 mg/m3)。通過(guò)對濃度上升時(shí)的數據進(jìn)行回歸，得到臭氧在本空調系統中的衰減系數Kd的值為0.126 1/h，再利用一階模型和公式(3)可預測室內臭氧隨時(shí)間衰減的濃度，因此潔凈室在臭氧消毒后，臭氧進(jìn)入衰減期濃度的預測值和實(shí)測值關(guān)系如下圖3所示：

　　國家標準(GB/T18883-2002)規定的室內所允許的臭氧濃度值為0.16mg/m3(0.08ppm)。由圖3可以看出，通過(guò)一階衰減模型的預測值，需要經(jīng)過(guò)大約25分鐘的衰減，室內可達到允許值;而實(shí)際測試的結果是，在打開(kāi)通風(fēng)系統13.5分鐘后，室內臭氧濃度便降到了0.075ppm。廠(chǎng)家建議經(jīng)過(guò)30分鐘后可進(jìn)入室內，由圖3可以看出該預定時(shí)間內，臭氧的濃度可以降到規定的允許值，可以達到對人員的勞動(dòng)保護要求。

　　實(shí)測濃度曲線(xiàn)和通過(guò)模型的預測濃度曲線(xiàn)的基本相同，證明一階衰減模型可以對用于氣體在室內衰減的濃度研究。實(shí)測曲線(xiàn)和預測曲線(xiàn)之間的差異，更說(shuō)明了臭氧在室內的衰減是一個(gè)很復雜的過(guò)程，比如臭氧的衰減和室內的臭氧濃度有很大關(guān)系，同時(shí)室內的可與臭氧反應的有機成分也影響衰減系數Kd，Kd值是通過(guò)數學(xué)回歸得到的，也具有一定的誤差。