泳池嬉水工程的投资，少则几十万，多则几千万。而每年的运转费用，少则数十万，多则数百万。它既是耗水大户、又是耗电大户和耗热大户。随着能源的日益紧缺，根据此情况研发的智能水体系统，我们将其定位全球泳池智能化第一系统，面对未来，如果设备做到一定程度的普及，我们相信可以解决大多数泳池及水上乐园的管理成本，当然在这里我们不过多阐述智能水体系统，我们还是回归泳池建设上的问题设及具体解决方案。许多国外的理论、实践总结、经验公式和各具特色的过滤砂缸，在各自的国度里都曾取得了一定的成功，便在群众性泳池中使用，始终并不十分尽人意。近些年来，知用于人口众多的我国的群众性泳池中，显得并不尽人意，但这也是坚定做品质沙缸的原因。
              如何简化设计、简化管理，减少基建投资，减少运转费、维修费，如何节水、节电、节热能、节药品、节人力，如何在任何情况下确保水质，是本文讨论的内容。

一、把机房面积降下来
             
          已建游泳池机房面积普遍偏大，从123-400m2不等(为便于说明，本文皆以标准为例)机房造价10-40万元甚至更高，滤罐数2-6个都有，罐径一般2-3m，立式居多，卧式较少，国外的机房设计得更是宽大。形成的主要原因是罐数多，摆开后必然占据较大的面积。有的机房，除了过滤间外，还有加氯间、氯瓶间、加药间、加热间、工具间、药库、化验室、控制室等。这种照大中型水厂配置的帮法，在任何超大型、任何高档次的游泳馆也是不需要的。水厂和泳池处理，虽然有共同之处，但却是两个完全不同领域的两码事。
           
            (1)世界上几乎几不到≥1万m3水的游泳馆，而中型水厂的产水量都在几万m3以上，水量相差悬殊。

            (2)水厂是无限的水，一次性通过;而泳池的水是有限的水，“无限”次通过。

            (3)江河湖的原水水质可能骤变，而泳池的水质不可能骤变，没有强烈外界因素的直接加入，泳池水质的变化是极为缓慢的。     
            (4)江河湖水常规处理主要靠投加混凝剂和助凝剂后沉淀和过滤，而泳池水处理要靠过滤、氧化和活化。泳池这几千吨水的周而复始处理，当路子走对以后，并不困难，没有必要人为搞得那么复杂。所以再次验证了北沃智能系统的必要性，除了使用智能化系统以外可以自动化控制，如果使用手动系统和水力自动化系统需要考虑到工作人员的操作事宜。

             二、把电耗降下来

            游泳池水处理的唯一目的是解决水质问题。是采用压有处理，还是采用无压处理，只是个手段问题。对于0.000来，又回到0.000去的这一特定环境下的水处理领域，使用什么手段才是合理的呢?很显然，对于原来没有压力要求的系统，做成重力系统更合理。请看公式(1)
                                                   
                                   当处理流量Q相同的情况下，轴功率N与扬程H成正比


            一、综合国内外压力系统的设计水头为：H1=15～35m     
            二、无压系统的设计水头H2
 
             1 .水处理机房与泳池在同层H2=3～5m.
             2 .水处理机房在泳池下层H2=4～6m.

            注：无压循环水理系统，初始水头损失0.4m，终止水头损失2.2m，正常运转所需水头3m-6m。这个数值主要取决于机房地面与泳池水在的相对关系。换句话说，同层、地面、半地下式机房，取决于处理机顶高于泳池水面的高度;下层、地下式机房，取决于水面高于机房地面的高度。因此，水处理设计与土建设计的配合是关键。可以看出,在相同的处理水量情况下,压力系统的电耗是无压系统的2.5倍以上。上百座馆池的大量运行经验告诉我们，仅电量一项，每年可节约15~58万。

            三、节约游泳池滤体的冲洗量

      游泳池滤体的冲洗水量，取决于工作周期、冲洗历时、和冲洗强度三个因素。

      滤体的工作周期：北沃技术中心人员曾对国内外的大量馆池作过普查，了解到各馆的工作周期都不一样，从1天～7天都有，实质都是人为规定的一种作法、一种自己制订的冲洗制度。有的水量浪费很大。其中也有正确的作法，按滤层阻力增加值实施冲洗。遗憾的是，它是手动的;当水质不好时，几乎都误认为是冲洗不够造成的，人为提前冲洗和拉长冲洗的时间。国外还有一种轮冲的作法，如5个罐，每天冲1个，5天1个轮回。这种自动轮冲的作法，与我国手动冲洗的作法并没有本质上的区别，与实际情况脱节，和水质没有建立起任何关系。众所周知，季节不同，地区不同，馆的性质不同，人流量不同，人口素质不同，水的污染程度相差不是几倍，而是百倍!死的(不管是手动的还是电动的)工作制度都不够理想。国外的资料表明，尽管其人流数量远远少于我国，夏季水质变坏也屡有发生。

      我们利用滤层阻力增加，水位自然升高的原理，实现了水力自动化控制。工作周期是一个变值，它随季节、天气、人流、污染程度的变化而变化。上百个馆池的大量数据告诉我们，工作周期完全决定于水质。极限最短的工作周期和极限最长的工作周期相差百倍!一般冬季难得遇到自动冲洗的机会。

      游泳池滤体的冲洗历时：总括中外写在书本上的资料为 5～8 min，实际普查结果为 15～30 min，个别的竟达到2h，调查中竟未见到一处是 5～8min，连国外的电动冲洗阀，也设定为15min。原因是管理或承包者怕冲不干净影响水质?!这是一个很大的浪费。按常用的 φ2.5m罐计算，每一次冲洗水量，至少比需要的多消耗 38 m3/每罐次!这也凸显出北沃智能系统的完善，我们可以自动检测水质决定冲洗时间及程度。

     如果是手动冲洗，不应人为确定，应以开始流出清水的时间作为依据。我们测得的数据是， 2.0min后冲洗水浓度开始减小， 2.5 min后开始变清， 3.0min以内全清。于是，以水力学原理按此实测资料制造机型，实现水力自动控制，不受人为因素影响，它的冲洗历时永远是150s。游泳池滤体的冲洗强度：中外公布的冲洗强度为 15～20 l/s·㎡，根据我们滤料情况，在机体的结构设计上，把冲洗强度提高为 32l/s·㎡，此时全部滤料翻滚搅搓，2.5 min内已淘洗洁净

       结论：只有增大了冲洗强度，才能减少冲洗历时，还必须依据水质自身规律实现自动冲洗，才能做到节水
   
       三、游泳池的循环周期和循环流量

         游泳池的循环周期和循环流量是一个问题的两个方面。循环周期和循环流量的确定，是水处理设计的前提，它决定系统处理能力的大小，总造价的高低，和常年运营费用的多少，因此，它是游泳池水处理设计最重要的数据中外专家在这个问题上的分歧极大，国情不同，理解不同，自然对待也不同。研究问题的角度不同，总结出的经验公式也不相同。拿各国的公式去计算，自然差别很大。综合国内外的各种馆池，循环周期最短者为1小时，最长者为12小时。众所周知，循环周期相差1倍，就是耗电量相差1倍，那就是每年相差十几万和几十万元的问题!
        硬性规定循环周期是不恰当的。只注意到馆池性质不同，应有不同的周期(或循环流量);而没有注意到同一池水，不同季节应有不同的周期(或循环流量)。不同性质的池子，人的流量相差悬殊;不同季节，人的流量相差更大，这些差别都能达到十倍，几十倍，乃至上百倍!仅考虑到泳池的性质，不考虑季节和其它情况，固定一种循环周期(或循环流量)是不恰当的。
循环周期(或循环流量)既然取决于人的流量(包括人群素质)，当然是一个未知数，对设计者来说，永远是未知数。那么怎样理解和对待这个问题呢?
        

            (1)   把重点放在水处理除污能力和确保高质量出水上。从中外游泳池，凡开群众场时，到了夏季人流高峰期，水质变坏的事实看，无论多短的循环周期，无论多大的循环流量都无济于事，那么，还要再缩短周期多少?再加大循环流量多少?还要用多大的代价才能使水质改善?诚然不是办法。为何单纯砂滤显得无能为力呢?因为缩短循环周期，加大循环流量的结果是，一次次的在密闭容器里穿透，形成无效空转。有人要问，为何不加药絮凝?众所周知，这种池水的絮凝效果很难令人满意。能不能把主攻方向改变一下呢?试想，我们把主攻方向改变为增加除污能力，确保出水质量和水的氧化与活化上，情形就会完全不一样了。大家都有这样的经验，在没有水处理的换水泳池。第一天注入的新鲜水，在人流高峰期的夏季也是不会坏的，第二天也没有坏，第三天开始才明显变坏。有水处理设备的水质变坏也不是1～2天的事情，而是多日水处理不达标累积造成的。假如我们天天真正做到都能处理一遍，使这有限的一池水，成为高质量的新鲜水，应该是没有问题的。我们试着这样做了，在上百个馆池和水上乐园取得了巨大成功
。
           (2)  下面的问题是如何防止新、旧水的掺合。新旧水不掺合是不可能的，避免过度掺合是可能的，也是有效的，水流的型式和进出水口的型式是可以选择的。水平流式远比垂直流式要好，带扩散喇叭的微流速口远比小口径高流速的水口要好。严格杜绝国外高速射流进水的错误作法。只要设计选型正确，是可以作到全池均匀推进的。我们用水平流式，用N个 DN100带φ300喇叭的进水口较好的解决了这一问题，便池水基本可以均匀推进。

           (3)还可以用变换循环量的办法来对应。降低功率，减小流量，增加水泵台数。一般选泵3～4台，按最大循环流量的25～33%选泵，冬天1台泵转，春秋1～2台泵转，夏季2～3或3～4台泵转。我们基本选3台泵，已解决了流量的变送问题。

           (4)也可以用连续或间歇循环的办法来适应。冬季工作8h，春秋工作12～16h，夏季24h。这个问题，在运营中很容易解决。

           (5)深化水处理的性能，提高设备的功能，增加处理的水量。新机型的滤速在0～50m/h的范围内任意工作，出水浊度<0.4mg/l，溶氧量增加，活化性增强。这就没有必要增加穿过滤层的次数。现在提出一个不容忽略的重要问题，压力系统是全密闭的，过多的循环次数并改善不了水质。我们之所以采用敞开的手段，主要目的是在于曝气一加氧，使每一份池水，每进机一次，都有2次曝气加氧过程，使池水增加了活化性，有了去除有机物质的能力。实践证明，无论什么性质的泳池(包括儿童嬉水池)，人流高峰期每天有2次的循环已足矣。也就相当于每天实实在在地更换1~2次高质量的活化新水。 

          四、 游泳池水的消毒
         
         游泳池水的消毒问题本没有争论，因为中外泳池的消毒几乎都用的是液氯，国际泳联的规定也是检查池水余氯是否达标，各个国家都要检验余氯含量是否达标，我国也是检验余氯是否满足0.4-0.6mg/l的含量要求。然而我国近几年对池水的消毒剂争论不休，笔者常遇到这样的事情：当地的卫生检疫部门、体育部门、环保部门、公安部门或上级管理部门纷纷推荐各种各样的消毒剂，甚至有的带有强制性，其理由都是，氯气有毒危险，能造成人身的伤亡。

被推荐的消毒剂一般为：氯水、氯片、漂白粉、漂粉精、二合一、三合一、二氯异氰尿酸纳、三氯异氰尿酸纳等，被推荐的消毒设备有：次氯酸钠发生器、二氧化氯发生器、臭氧发生器、电磁消毒器、紫外线消毒器等。肯定的说。这些消毒剂都是好的，这些设备也是好的，但是那各种各样的场所，大都不宜用做游泳池水的消毒。游泳池水的消毒剂必须具备以下特点：①对人身不造成危害，②消毒作用产生要快，③消毒作用持续要长，④氧化漂白作用要大，⑤水中不遗留色度，⑥水中不产生污泥，⑦有利于自动投加，⑧药剂容易取得，便于运输、储存，价钱便宜，⑨投药设备安全、耐用、操作简单、消耗少、造价低。综合考虑之后，只有北沃智能投放系统是最佳选择。因为北沃智能系统具备两大特点，一是自动投放自动检测，而是管道投放分布均匀，三就是极大解决了人为投放的失误性。再就是投放液氯是最佳选择，原因如下：①臭氧消毒的水，立即投入池会使人体中毒，必须用活性炭吸附脱氧才行，然而这时水已失去了消毒作用，必须再投入氯。臭氧消毒在国际上使用的也不多。除德、法稍有使用外，美日都极少采用。我国某馆因使用臭氧消毒一项，曾经每年损失超过30万元。

我国群众性馆池是不可能有经济实力去增加活性炭吸附环节的。②电磁消毒适用于工业水处理，紫外线消毒适用于食品、饮料，这种消毒过的水，很容易再受污染，在泳池使用没有意义。③各种带氯的溶液、片剂和粉剂，都是氯的制剂，含氯量远小于液氯，价钱却贵数倍，有的溶解物产生白色乳液和沉淀，不宜用于泳池消毒。④二氯异氰尿酸纳、三氯异氰尿酸纳或氯水也是氯的制剂，含氯量自然也小于液氯，但它们的价钱比液氯贵5~22倍，只适用于无液氯的边远地区和海岛。⑤二氧化氯发生器和次氯酸钠发生器都是合用的设备，但造价和经常费用都比液氯高5倍以上，寿命相对有较短，每天需人工制备，当前还难于实现自动化。对于液氯要有一个辩证的态度，因为它是强氧化剂，我们在设计应用的时候要重视它，严格按照液氯的规范行事。此时它又是安全的，从中外的历史记载中，尚未查到氯瓶爆炸的事故。瓶头阀、加氯机、管道接头泄露，在安装调试中，确实屡见不鲜。笔者切身体会是，在初次安装调试时，每每总会发生。为什么中外泳池领域里，都未发生过人身伤亡事故?这是因为泳池的加氯量相对较小的缘故，一池水一天用氯总共几公斤，每小时的加氯量极小，即便全部泄出，只要有正常的通风，是不会达到人身伤亡的浓度。何况调试紧固完成以后，一般很少有泄露。我们在氯瓶通向加氯机的正压段，使用高压紫铜，高压紧固件，铅垫片。真空加氯机通向加氯点的负压段，是靠加氯点的水射器造成的负压，水射器的水是靠增压泵抽取池水获得。如果真空段出现泄露，大气就会进入，加氯机自动关闭。由多年的运转经验看是安全的。

             结论：中外水厂，中外泳池基本都是液氯消毒，凡有液氯供应的地区均应首先使用液氯。无液氯的海岛、边远地区的大型泳池，可使用二氧化氯发生器或次氯酸钠发生器。无液氯的小型池可使用二氯异氰尿酸纳、三氯异氰尿酸纳或氯水。任何时候泳池里都不要使用乳剂和污泥的漂粉类物质，更不能使用无持续杀菌的手段，和对人体有毒的手段。


    五、游泳池循环系统的材质
    
         当泳池含有余氯0.4～0.6mg/l的时候，水中含有HOC1-、0CI-、CI-、[0]，[0]有极强的氧化性，几乎所有的金属和合金都被腐蚀，厚4mm的45#钢板2年腐蚀贯通，我们曾用ICrl8Ni9Ti试验，5个月后锈迹斑斑。几十年来中外作了大量研究，在罐和管的内外表面喷、刷、涂、贴各种非金属耐腐蚀材料，可将使用周期延长4～5年，然后起泡脱落。此时如不抓紧补救，将更易由此腐蚀贯通。重做衬里是相当麻烦的，一般需停池半个多月，经济损失较大。我们研制了一种水处理系统使用材质是高抗腐蚀玻璃钢的，经测试多年后依然如新！

   六、游泳池的进水出水口

        研究泳池进水与出水口的目的有7个：(1)淘汰图2的布管型式，简化对接管的要求，见图3，把均布流量的任务交给进水口和出水口去完成。(2) 进水口布水要均匀，使全池水均匀推进。(3)把出水口处的流速减到最低限度，防止池中产生涡流和回流。(4)最大限度减少水头损失。(5)使出水口起到处理系统格栅网的作用。(6)不腐蚀，不损失，不渗漏。(7)与瓷砖融于一体，美观大方。以往≤DN50的小型金属进水口与以上要求相矛盾。应采用DN100白色塑料定型产品进水口(A件)，口部为φ300的喇叭口，见图4，产品外部有数道防渗环，直接浇注与池壁混凝土中，口部设流量调节器(B)件，为300×300×25(厚)正方体，与池壁瓷砖同时粘贴。见图4及其甲向图。必须淘汰池底的集水沟和集水坑，见图5、图6。实践证明，除了回水口本身没有污泥外，沟和坑里集满了污泥，时间长了，污泥深层发生厌氧分解，影响水质。沟里和坑里的污泥，泳池不放水几乎无法清理。

      众所周知，保证能够排泥的池底坡度是≥60°，泳池的池底和池底集水沟，甚至池底集水坑底一般都不到≥60°，所以不可能自动排泥，要靠清底机来解决。国际上还没有一种能够带水清理池底排水沟和排水坑的清底机。所有泳池池底的坡度，只能是在放水以后冲刷池底时才有用。 

                                                                    
                                                                                            B件正立面图


                                                      

                                                 图5、应淘汰的池底集水排水沟 图6、应淘汰的池底集水排水坑

                            正确的作法见图7a、图7b，或图8a图8b。图7a、图7b适用于埋设的池子，图7a、8b用于架空的池子

                                                         
                                    图7a、推荐的池壁底回水排水做法平面图 图8a、推荐的池底回水排水做法平面图

                                                        
                                      图7b、推荐的池壁底回水排水做法剖面图 图8b推荐的池底回水排水做法剖面图

 游泳池的流态最好模拟河流的一段，浅端进水，深端回水。进水口的公称直径DN100，个数为泳道数减一，平面位置在泳道线拉环的正下方，中心高为-0.6～-0.9，或1/2水深处。出水口的公称直径为DN150或DN200，个数为2-3个，按图7或图8均匀布置。

   如果模拟上升泉的型式，像图9这种池底满天星进水口的作法是不妥的 。因为位于池边的出水还没有使用，就很快溢走了，而位于池中的出水需到一个周期时才能来到池边。应该按照图10米布置，标准池布置在中线上，圆形池布置在中心区，才能防止短流。
                                                                 
                  

                                                        
                                                                    
                                                                   图9、应淘汰的池底满天星进水口

图10中，模拟上升泉的池底进水口结构，与模拟河段的池端进水口结构，完全相同，见图4 。只是前者口朝上埋在池底，后者口朝内埋在池的端壁。

                                                            


                                                                     图10、推荐的池底中区进水口

                        模拟河流的型式——水平流式，一端池壁进水，一端池壁底出水，或两端池壁进水，中间池底，或中间两侧壁底出水，这种来 源于自然界的型式，在人工游泳池中很成功，很普及，几乎占已建池的99%;模拟上升泉的型式——垂直流式，池底中线或中区进水，两边或四周边溢水的型式问题很多，极少被人采用。这两种型式都应是顺流式，但是，不管是哪一种，只要出水口过小，流速过大，四周又都会产生反向逆流。因此，应该尽量放大进水口管径，还要尽量做成喇叭口，淘汰≤DN50的进水口，发展DN100并带有扩散喇叭口的进水口，见图4。
有人把两种型式混合起来，提出了第3种型式一称“组合式”，或“混合式”。然而在实践中，并见不到这种型式。原因是它的目的不明确，把水流搞得很乱，使处理前后的水短路掺合，人为加大了处理水量，延长了时间，加大了水处理的难度，管系杂乱，管线长，管件多，施工管理困难，造价高，应该杜绝各种混合式的作法。
                     
 七、游泳池的溢水沟

     河道式泳池水面不高于-0.040时，游泳池的溢出水量是极其微小的，甚至可以忽略不计。设立溢水沟的主要目的不在于溢水，在于防止四周的脏水流入池中，它的实际含义是“截水沟”，故不易于宽、大。深。然而常常遇到游泳池的溢水沟又宽又深，这是靠沟底长距离排水所致。当沟底坡度只有1%，起端150mm时，终端便有650mm，如由沟中点排水，也有400mm。这样深的沟，只能加大沟宽才能施工，所以，盖板宽大，不美观，造价高，不安全，也不卫生。这种作法应该淘汰。

正确的作法见图l-l，全部为平沟，沿沟长每隔4～6m设地漏排水。沟的宽度和深度都是150mm，歧口宽200mm，歧口高25mm，这种沟在作地坪时同时施工，简单易行，用现成的塑料卷帘栅盖，清洁卫生，美观大方。

                                                     
                                                                          图1-1、池周溢水沟


实际上河道式泳池是根本没有必要设周边水沟的，和上世纪中叶的池痰槽一样有害无利，我们做了大量不设沟的馆池，极受欢迎，美国也兴起了大量不设周边水沟的泳池。随着中外实践的增多，人们才知道池边和水中并无痰迹，偌大的水体几口痰迹，根本无法找到，即使有，也随水进机被处理掉了。泳池地面任何地方都不要设排水沟，它太脏太臭，太难清理，太不安全。靠墙地面设地漏是最好的办法。

          八、游泳池的充放时间

           游泳池充水和放水时间的确定，直接影响进水和排水管的直径大小，影响给水管网和排水管网的负担。我们常遇到这样的情况，由于进水管设计得过大，泳池一充水，给水管网的压力急速下降，立刻影响周围大面积的正常供水，不得不做微开进水阀，或改为每天24：00～4：00进水。根据我国情况，除了直接引入江河湖海原水外，凡取水于给水管网者，一般进水管不宜超过 DN100，建议用 DN80。
一般排水管网还是能够接受泳池的快速排水，也常遇到泳池的放水管径比受水管的管径还大，个别的池水无法自排，要靠泵来抽，但泳池的放水管却有DN250。这就是设计照抄放空的时间4～10 h的结果。除了直接引入江河湖海原水的泳池外，今天已经淘汰直流式泳池，对循环水处理的泳池，只要有消毒环节就不会形成病菌繁殖，为什么要如此短时间来放空?我国现实中，遇不到这种要求，另外也找不到必须在4h～10h放掉一池水的理由。并且泳池的放水管不宜>DN150，因为放水或排污只是极个别的情况，阀门的漏水带来的损失更大，越是大型阀门越是难于启闭，越容易漏水，当前我国尚没有>DN100的塑料球阀，虽有较大塑料蝶阀，但蝶阀是关闭不严的。如果分分秒秒都在漏水，倒是一个大问题了。
结论：泳池的充水管应≯DN100，泳池的放水管应≯DN150，≮DN100。
         
            九、游泳池循环系统的自控
   
          游泳池水处理是有一定复杂性的，不是人人都可驾驭它，往往设计者的良好愿望实现不了，根本原因是操作水平所致。我国手动操作的压力罐，系统比较繁杂，阀门也比较多，它的水处理效果要靠人的主观能动性来实现。
依靠智能化操作是一个趋势，但有一个致命的弱点，它对机房温湿度要求苛刻。众所周知，水处理机房往往很潮湿，大多达不到80%，易损坏，易失误，当前的国际水平也根本达不到长久、准确、无误。我国先后曾在个别大型馆中引进过，但都很快误报、失效、拆除了。那些依靠人为设定的数据，代表了设定者的认识，与真实情况还是有出入的。我们也是由此起步的，逐步找到了彻底解决机房智能化设备的安全、防潮等问题。
北沃智能化水处理领域的得天独厚的优势是：只要智能化一启动，全系统都获得了能量，它在各个部分会以各种形式出现，足够我们所利用。这种水处理结构的设计和制造虽然复杂，但使用中却非常安全方便。、
 
            十、北沃智能化处理系统

           这种新型游泳池循环水处理系统的特点是：(1)高节能。(2)自动化。(3)处理机体积小，均布荷载，无基础。
     
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