在大型綜合類游泳館的應用重力節能過濾系統結合臭氧消毒技術
摘 要：待處理的游泳池水既不能順暢的自流回重力節能過濾器，而且處理后的清水也不能自流回游泳池。在重力節能過濾器前后各設置一組循環水泵，前一組循環水泵由游泳池吸水，將待處理的水提升送入重力節能過濾器，經曝氣溶氧、過濾后，再由后一組循環水泵將清水壓力循環送回游泳池內。這種系統稱為“機前機后泵”系統。
1、引言；
參觀和了解了國內很多大型綜合類游泳館，其內部水處理設備系統多為壓力砂缸過濾＋氯消毒或者壓力砂缸過濾＋臭氧消毒的配置。經營管理者在配置了幾名甚至十幾名水處理系統及池岸維護人員后，大多都能保證水質合格。與此同時，高昂的運行費用及人員管理費用也隨之而來，以恒溫標準游泳池為例（25m*50m），每天平均運行12小時，每年水處理系統的運行費用高達60-70萬元，這其中還不包含人工費及設備折舊費。面對以上問題，我們經過數年的研究和試驗，在全國率先推出了“重力節能過濾系統”，目前此系統已在大大小小200多座游泳場、館內使用，節能降耗效果明顯。
青海省中國石化格爾木管道輸油處職工娛樂活動中心游泳館于2006年9月建成，為一座標準的大型綜合類場館，內部設置競賽池、造浪池、兒童戲水池、滑道池四部分功能分區，水處理系統四池合用了1套NB-360型重力節能過濾設備＋1套HD-150型分流量臭氧消毒設備，此系統配置在目前國內乃至全世界尚屬首次。如今系統已持續運行16個月，其間多次水質檢測，結果均遠遠優于國家相關衛生標準。系統運行費用經過日常核算，僅為相同處理量壓力砂缸過濾系統的2/5。
2、重力節能過濾系統的設備結構、與壓力砂缸基本技術性能對比、過濾系統標準運行工況；
重力節能過濾設備是模仿重力無閥濾池過濾、反洗原理，并結合了曝氣溶氧工藝，經過機械配合手工焊接，最后裝配成型的整體式過濾設備。材質采用環保型UPVC塑料，無腐蝕、無污染。重力節能過濾系統與壓力砂缸過濾系統基本技術性能對比表：
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重力節能過濾系統標準系統工況；
重力節能過濾系統分為三種系統工況：一、機前泵運行；二、機后泵運行；三、機前機后泵運行；
當所處理的游泳池池水水面與設備機房地面相平或設備機房地面低于游泳池池水水面的距離不大于1.2米時，稱為“機前泵”系統。簡單流程：主循環水泵由游泳池回水口吸水，將待處理的水提升送入重力節能過濾器，經曝氣溶氧、過濾后，清水依靠自重循環流回游泳池內。此系統控制簡單，節能效果最好。
當所處理的游泳池池水水面高于設備機房地面的距離不小于5米時，稱為“機后泵”系統。簡單流程：待處理的游泳池水由循環回水口自流回重力節能過濾器內，經曝氣溶氧、過濾后，再通過主循環水泵壓力循環送回游泳池內。此系統應用面廣，不占地上空間，節能效果較機前泵系統略差。
當所處理的游泳池池水水面高于設備機房地面的距離小于5米，且又大于1.2米，此情況下，待處理的游泳池水既不能順暢的自流回重力節能過濾器，而且處理后的清水也不能自流回游泳池。在重力節能過濾器前后各設置一組循環水泵，前一組循環水泵由游泳池吸水，將待處理的水提升送入重力節能過濾器，經曝氣溶氧、過濾后，再由后一組循環水泵將清水壓力循環送回游泳池內。這種系統稱為“機前機后泵”系統。
3、實例工程水處理系統具體流程、配置、設備控制；
3－1、實例工程水處理系統流程圖如下：
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3－2、圖中各池循環設計參數：
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3－3、水處理系統各單元構筑物及設備配置：
3－3－1、過濾單元；過濾系統去除池水雜質、降低池水濁度主要由NB-360重力節能過濾器來完成，過濾器處理量為360-390立方米/小時。過濾介質采用磁鐵礦、石英砂、無煙煤等復合濾料，層層篩選污物，最小過濾粒徑達到0.25毫米。過濾器反洗排污為虹吸水力自動化。
3－3－2、消毒及水質控制單元；消毒系統配置了一臺HD-150克臭氧發生器，分流量負壓投加，在經過充分反應混合進入主管路后再投加少量次氯酸鈉溶液以保持水體中游離余氯。水質自控方面，利用ORP和PH單獨的監測、傳送儀表（傳輸模擬信號）控制臭氧發生器的啟閉及PH加藥計量泵的成比例投加。
3－3－3、加熱恒溫單元；四個功能池初次加熱供熱負荷合計約1563千瓦/小時（水溫由5攝氏度加熱至28攝氏度，初次加熱時間為48小時），甲方提供80－85攝氏度高溫循環熱水作為一次熱源。此單元配置了兩臺BR02-10平米板式不銹鋼換熱器，初次加熱時兩臺同時開啟，日常運行開一備一，附加一臺溫控閥控制一次熱源循環供水管路的自動開閉。
3－3－4、四個功能池循環回水的控制；四個功能池水面位于同一標高，均衡水池池頂標高相對池水面低了2.0米。兒童池、滑道池、造浪池的循環回水均通過池邊溢水槽收集流入機房內均衡水池，競賽池的循環回水多部分通過池邊溢水槽收集流入機房內均衡水池，小部分則通過池底回水口匯集流入機房內均衡水池。循環回水不斷匯入均衡水池的同時，1＃循環水泵組（重力系統中稱為“機前泵”）由該池吸水送入NB-360重力節能過濾器進行曝氣溶氧、過濾。1＃主循環水泵組中單臺水泵參數：Q:130立方米/小時，h：6米，N：3千瓦。開三備一。競賽池池底循環回水管上加裝零壓差開閉電磁閥，在應急停電狀態時，電磁閥自動關閉切斷池底回水，保證機房安全。
3－3－5、四個功能池循環進水的控制；重力節能過濾器為無壓敞開式設備，根據現場機房與游泳池的相對關系，過濾后的清水無法通過系統壓力回到四個功能池內，因此在NB-360重力節能過濾器后設置了2＃循環水泵組（重力系統中稱為“機后泵”）。 2＃循環水泵組由NB-360重力過濾器的清水箱吸水，將清水送回四功能池。由于四個功能池的循環進出水量不一致，如果單純依靠在四個功能池的循環進水管上安裝閥門來控制各池循環進水量，調試工作會異常復雜，而且調試出的各池的實際循環量與設計值難免會有較大偏差，針對此問題，工程人員在循環進水上設置了一臺分水器，系統循環主進水管接入分水器，再由分水器的四個出口分別接四個功能池循環進水管，各出口安裝瞬時渦輪流量計，根據流量計的顯示調節閥門，準確控制各池循環進水量。2＃循環水泵組中單臺水泵參數：Q:132立方米/小時，h：10米，N：4千瓦。開三備一。
4、實例工程水處理系統運行費用分析；
4－1、日常運行費用計算依據（根據工程現運行實際情況得出）
A、游泳館每年開放天數：330天。
B、水處理系統每天運行時間：12小時。
C、電費：0.80元/千瓦。
D、水費：3.00元/立方。
E、成品次氯酸鈉溶液費用：3.00元/千克
F、成品絮凝劑費用：3.00元/千克
G、熱源（天然氣）費用：0.8元/立方
H、管理人員工資：40.00元/天
4－2、日常運行費用計算明細
4－2－1、電費計算明細；
a、水處理系統耗電量：
1＃主循環水泵組：9千瓦 2＃主循環水泵組：12千瓦
臭氧消毒系統：7千瓦 其他電氣設備合計：1千瓦
總小時耗電量：29千瓦
每天耗電量：29*12＝348千瓦（臭氧消毒系統按不間斷運行計算）
b、電費；
每天所耗電費：348千瓦*0.80元/千瓦＝278.40元
每年所耗電費：278.40元*330天＝91872.00元
4－2－2、水費計算明細；
重力節能過濾器反洗排污采用水力自動反洗方式，反洗周期長短取決于泳池客流量對池水含污量的影響程度。當含污量達到極限，虹吸才會形成進行沖洗，不必人為每天都進行反洗，降低了水耗。本項目運行以來，將總耗水量如果平均分配到每天，僅僅占池水總量的0.8%。
a、水處理系統耗水量；
平均每天耗水量：2347立方*0.8％＝19立方
b、水費；
每天所耗水費：19立方*3元/立方＝57.00元
每年所耗水費：57.00元*330天＝18810.00元
4－2－3、成品次氯酸鈉溶液及絮凝劑費用計算明細；
重力節能過濾器相比傳統壓力設備增加了曝氣溶氧裝置，再配合臭氧消毒設備，使池水溶解氧含量達到了4－6毫克/升，水體活性極強，單位質量內的消毒劑利用率提高，平均投加量為1毫克/升（以有效氯計）。
另外重力節能過濾器濾層介質間隙小，截污能力高，工程運行中未投加絮凝劑，通過濾層后的清水濁度達到了0.3NTU。
a、水處理系統次氯酸鈉溶液消耗量；
每小時投加量：390立方/小時*1毫克/升*10＝3900克＝3.9千克
每天投加量：3.9千克*12小時＝46.8千克
b、成品次氯酸鈉溶液及絮凝劑費用；
每天所耗成品次氯酸鈉溶液費用：46.8千克*3.00元/千克＝140.40元
每年所耗成品次氯酸鈉溶液費用：140.40元*330天＝46332.00元
每年所耗絮凝劑費用：0.00元
4－2－4、熱耗費用計算明細；
四個功能池的熱耗主要由日常池水溫降及補充水加熱耗熱組成。
a、日常平均耗熱；
在不開啟加熱系統時，全年中平均每天池水自然溫降約1.5攝氏度，平均耗熱量：4107千瓦/天。四功能池每天補充水水量為19立方，平均耗熱量：509千瓦/天。
總平均耗熱：4616千瓦/天。
b、熱耗費用；
熱源為常壓燃氣鍋爐供熱水，1立方標準天然氣產完全燃燒產熱量為8800大卡，合10.23千瓦，因此游泳池池水維持恒溫每日平均耗天然氣量約為451立方。平均每天所耗費用：451立方*0.80元/立方＝360.00元。
每年所耗費用：360.00元*330天＝118800.00元
4－2－5、人員管理費；
重力節能設備系統均為全自動化控制，基本無操作、無維護。僅僅安排了一名兼職管理人員進行管理，每天人員管理費用為：20.00元。每年人員管理費用為20.00元*330天＝6600.00元
綜合以上各單元，每年水處理系統運行費用合計為282414.00元
同條件下傳統壓力砂缸水處理系統與重力節能水處理系統的費用對比表：
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由上表可以看出：在此項目上，重力節能水處理系統相比傳統壓力砂缸水處理系統每年可節省運行費用357984.00元，五年合計節省運行費用1789920.00元。經濟效益顯著！
我們在為經營管理者節省如此多的運行費用的同時也不乏遺憾。由于游泳館建筑布局及結構在施工時已無法改動，按設備機房地面與四個功能池水面的關系只能將系統工況設計成重力節能過濾系統中的“機前機后泵”系統工況，而此工況是重力節能過濾系統三大工況中節能效果最差的。
如果能將設備機房地面整體提升2.5米，且設備機房凈高保證不小于4.5米，系統設備中的2＃主循環水泵就可以取消，形成“機前泵”系統工況。這樣一來，每天的系統電耗還能節省144千瓦（12小時*4千瓦/小時，*3臺），每天節省電費115.20元（144千瓦*0.8元/千瓦），每年節省電費38016.00元（115.20元*330天），五年合計190080.00元。
換成另一方面，如果能將設備機房地面整體下降3.0米，且設備機房凈高保證不小于4.5米，系統設備中的1＃主循環水泵就可以取消，形成“機后泵”系統工況。每天的系統電耗能節省108千瓦（12小時*3千瓦/小時，*3臺），每天節省電費86.40元（108千瓦*0.8元/千瓦），每年節省電費28512.00元（86.40元*330天），五年合計142560.00元。
5、重力節能過濾系統設計選用中的注意事項；
目前很多設計單位的設計師在選用重力節能系統時往往照搬傳統壓力砂缸系統的系統設計參數，導致后期土建施工預留出的各項條件不能滿足重力節能系統的安裝及運行要求，出現工程變更及返工，造成不必要的損失。為了避免這些不必要的損失，引導設計師及廣大業主更好的選用重力節能系統，擴大經濟效益，以下列出重力節能系統在選用時的一些基本注意事項：
5－1、重力節能過濾器根據處理量（5－840立方/小時）分為二十多種不同型號，其中處理量在5－20立方/小時的主設備高度為3.7米，處理量在25－400立方/小時的主設備高度為4.4米，處理量在440－840立方/小時的主設備高度為4.8米。所以設備機房的凈高均需滿足主設備高度要求，并留出0.3－0.5米的施工空間。
5－2、重力節能過濾系統受運行工況的影響，在池水循環進回水管路管徑的確定上也需注意。當運行工況為機前泵系統時，游泳池循環進水管管徑一般比傳統壓力砂缸系統循環進水管大一號。當運行工況為機后泵系統時，游泳池循環回水管管徑一般比傳統壓力砂缸系統循環回水管大一號。機前機后泵系統循環進回水管與傳統壓力砂缸系統一致。
5－3、重力節能過濾系統在工藝設計中不必設置絮凝劑投加單元。
5－4、重力節能過濾系統的主設備為一體化組裝設備，對擱置處地面的承載力有一定要求，一般需滿足3噸/平米。
5－5、系統在配置循環水泵時不必考慮主機過濾和反洗時所需要的水頭壓，只需滿足水位提升要求即可。一般情況下以標準游泳池為例，機前泵系統主循環水泵揚程約7-8米，機后泵系統主循環水泵揚程約8－10米，水泵功率大大降低。
5－6、重力節能過濾器反洗為虹吸水力自動化，反洗時間一般為3－3.5分鐘，瞬間排污水量較大，因此在設計機房主排污管或集水坑、潛水排污泵時，應留出部分富余。
6、結語；
從實例工程完工到現在的一年多時間里，我們應用此系統技術又接連在幾處大中型游泳館進行了推廣，節能效果明顯且水質優異。在如今全國各地大力推行全民健身，興建大大小小的游泳場館的同時，也需要經營管理者由投資、人力耗費、運行耗費、管理效率等多方面綜合考慮。做到一次投資，終生受益。
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