摘 要：待處理的游泳池水既不能順暢的自流回重力節(jié)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(jié)能過濾器前后各設(shè)置一組循環(huán)水泵，前一組循環(huán)水泵由游泳池吸水，將待處理的水提升送入重力節(jié)能過濾器，經(jīng)曝氣溶氧、過濾后，再由后一組循環(huán)水泵將清水壓力循環(huán)送回游泳池內(nèi)。這種系統(tǒng)稱為“機前機后泵”系統(tǒng)。 

1、引言；

    參觀和了解了國內(nèi)很多大型綜合類游泳館，其內(nèi)部水處理設(shè)備系統(tǒng)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(jīng)營管理者在配置了幾名甚至十幾名水處理系統(tǒng)及池岸維護(hù)人員后，大多都能保證水質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)游泳池為例（25m*50m），每天平均運行12小時，每年水處理系統(tǒng)的運行費用高達(dá)60-70萬元，這其中還不包含人工費及設(shè)備折舊費。面對以上問題，我們經(jīng)過數(shù)年的研究和試驗，在全國率先推出了“重力節(jié)能過濾系統(tǒng)”，目前此系統(tǒng)已在大大小小200多座游泳場、館內(nèi)使用，節(jié)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(biāo)準(zhǔn)的大型綜合類場館，內(nèi)部設(shè)置競賽池、造浪池、兒童戲水池、滑道池四部分功能分區(qū)，水處理系統(tǒng)四池合用了1套NB-360型重力節(jié)能過濾設(shè)備＋1套HD-150型分流量臭氧消毒設(shè)備，此系統(tǒng)配置在目前國內(nèi)乃至全世界尚屬首次。如今系統(tǒng)已持續(xù)運行16個月，其間多次水質(zhì)檢測，結(jié)果均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國家相關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運行費用經(jīng)過日常核算，僅為相同處理量壓力砂缸過濾系統(tǒng)的2/5。

2、重力節(jié)能過濾系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)、與壓力砂缸基本技術(shù)性能對比、過濾系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)運行工況；

     重力節(jié)能過濾設(shè)備是模仿重力無閥濾池過濾、反洗原理，并結(jié)合了曝氣溶氧工藝，經(jīng)過機械配合手工焊接，最后裝配成型的整體式過濾設(shè)備。材質(zhì)采用環(huán)保型UPVC塑料，無腐蝕、無污染。重力節(jié)能過濾系統(tǒng)與壓力砂缸過濾系統(tǒng)基本技術(shù)性能對比表：

技術(shù)性能指標(biāo) 重力節(jié)能過濾系統(tǒng) 壓力砂缸過濾系統(tǒng) 過濾介質(zhì) 多層天然復(fù)合濾料 單層石英砂 過濾出水濁度 <0.4NTU 3-5NTU 控制方式 水力全自動 手動或電動 系統(tǒng)材質(zhì) UPVC環(huán)保材質(zhì) 金屬 水中溶解氧含量 高 低 反洗方式、時間 虹吸自動反沖洗，時間3分鐘 手動或電動，時間5-10分鐘 設(shè)備占地面積 小 大

重力節(jié)能過濾系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)工況；

重力節(jié)能過濾系統(tǒng)分為三種系統(tǒng)工況：一、機前泵運行；二、機后泵運行；三、機前機后泵運行；

    當(dāng)所處理的游泳池池水水面與設(shè)備機房地面相平或設(shè)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(tǒng)。簡單流程：主循環(huán)水泵由游泳池回水口吸水，將待處理的水提升送入重力節(jié)能過濾器，經(jīng)曝氣溶氧、過濾后，清水依靠自重循環(huán)流回游泳池內(nèi)。此系統(tǒng)控制簡單，節(jié)能效果最好。

    當(dāng)所處理的游泳池池水水面高于設(shè)備機房地面的距離不小于5米時，稱為“機后泵”系統(tǒng)。簡單流程：待處理的游泳池水由循環(huán)回水口自流回重力節(jié)能過濾器內(nèi)，經(jīng)曝氣溶氧、過濾后，再通過主循環(huán)水泵壓力循環(huán)送回游泳池內(nèi)。此系統(tǒng)應(yīng)用面廣，不占地上空間，節(jié)能效果較機前泵系統(tǒng)略差。

   當(dāng)所處理的游泳池池水水面高于設(shè)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(jié)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(jié)能過濾器前后各設(shè)置一組循環(huán)水泵，前一組循環(huán)水泵由游泳池吸水，將待處理的水提升送入重力節(jié)能過濾器，經(jīng)曝氣溶氧、過濾后，再由后一組循環(huán)水泵將清水壓力循環(huán)送回游泳池內(nèi)。這種系統(tǒng)稱為“機前機后泵”系統(tǒng)。

3、實例工程水處理系統(tǒng)具體流程、配置、設(shè)備控制；

3－1、實例工程水處理系統(tǒng)流程圖如下：

3－2、圖中各池循環(huán)設(shè)計參數(shù)：

功能池名稱 總水量 循環(huán)方式 循環(huán)周期 小時循環(huán)處理量 設(shè)計水溫 競賽池 1575立方米 混流式 6小時 262立方米 28攝氏度 兒童池 17立方米 逆流式 4小時 4立方米 28攝氏度 滑道池 155立方米 逆流式 6小時 26立方米 28攝氏度 造浪池 400立方米 逆流式 4小時 100立方米 28攝氏度

3－3、水處理系統(tǒng)各單元構(gòu)筑物及設(shè)備配置：

3－3－1、過濾單元；過濾系統(tǒng)去除池水雜質(zhì)、降低池水濁度主要由NB-360重力節(jié)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(zhì)采用磁鐵礦、石英砂、無煙煤等復(fù)合濾料，層層篩選污物，最小過濾粒徑達(dá)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(zhì)控制單元；消毒系統(tǒng)配置了一臺HD-150克臭氧發(fā)生器，分流量負(fù)壓投加，在經(jīng)過充分反應(yīng)混合進(jìn)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(zhì)自控方面，利用ORP和PH單獨的監(jiān)測、傳送儀表（傳輸模擬信號）控制臭氧發(fā)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(fù)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(huán)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(huán)供水管路的自動開閉。

3－3－4、四個功能池循環(huán)回水的控制；四個功能池水面位于同一標(biāo)高，均衡水池池頂標(biāo)高相對池水面低了2.0米。兒童池、滑道池、造浪池的循環(huán)回水均通過池邊溢水槽收集流入機房內(nèi)均衡水池，競賽池的循環(huán)回水多部分通過池邊溢水槽收集流入機房內(nèi)均衡水池，小部分則通過池底回水口匯集流入機房內(nèi)均衡水池。循環(huán)回水不斷匯入均衡水池的同時，1＃循環(huán)水泵組（重力系統(tǒng)中稱為“機前泵”）由該池吸水送入NB-360重力節(jié)能過濾器進(jìn)行曝氣溶氧、過濾。1＃主循環(huán)水泵組中單臺水泵參數(shù)：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(huán)回水管上加裝零壓差開閉電磁閥，在應(yīng)急停電狀態(tài)時，電磁閥自動關(guān)閉切斷池底回水，保證機房安全。

3－3－5、四個功能池循環(huán)進(jìn)水的控制；重力節(jié)能過濾器為無壓敞開式設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場機房與游泳池的相對關(guān)系，過濾后的清水無法通過系統(tǒng)壓力回到四個功能池內(nèi)，因此在NB-360重力節(jié)能過濾器后設(shè)置了2＃循環(huán)水泵組（重力系統(tǒng)中稱為“機后泵”）。 2＃循環(huán)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(huán)進(jìn)出水量不一致，如果單純依靠在四個功能池的循環(huán)進(jìn)水管上安裝閥門來控制各池循環(huán)進(jìn)水量，調(diào)試工作會異常復(fù)雜，而且調(diào)試出的各池的實際循環(huán)量與設(shè)計值難免會有較大偏差，針對此問題，工程人員在循環(huán)進(jìn)水上設(shè)置了一臺分水器，系統(tǒng)循環(huán)主進(jìn)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(huán)進(jìn)水管，各出口安裝瞬時渦輪流量計，根據(jù)流量計的顯示調(diào)節(jié)閥門，準(zhǔn)確控制各池循環(huán)進(jìn)水量。2＃循環(huán)水泵組中單臺水泵參數(shù)：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(tǒng)運行費用分析；

4－1、日常運行費用計算依據(jù)（根據(jù)工程現(xiàn)運行實際情況得出）

A、游泳館每年開放天數(shù)：330天。

B、水處理系統(tǒng)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(xì)

4－2－1、電費計算明細(xì)；

a、水處理系統(tǒng)耗電量：

1＃主循環(huán)水泵組：9千瓦               2＃主循環(huán)水泵組：12千瓦

臭氧消毒系統(tǒng)：7千瓦                  其他電氣設(shè)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(tǒng)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(xì)；

重力節(jié)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(dāng)含污量達(dá)到極限，虹吸才會形成進(jìn)行沖洗，不必人為每天都進(jìn)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(tǒng)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(xì)；

重力節(jié)能過濾器相比傳統(tǒng)壓力設(shè)備增加了曝氣溶氧裝置，再配合臭氧消毒設(shè)備，使池水溶解氧含量達(dá)到了4－6毫克/升，水體活性極強，單位質(zhì)量內(nèi)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(jié)能過濾器濾層介質(zhì)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(dá)到了0.3NTU。

a、水處理系統(tǒng)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(xì)；

   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(tǒng)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?xì)忮仩t供熱水，1立方標(biāo)準(zhǔn)天然氣產(chǎn)完全燃燒產(chǎn)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(jié)能設(shè)備系統(tǒng)均為全自動化控制，基本無操作、無維護(hù)。僅僅安排了一名兼職管理人員進(jìn)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(tǒng)運行費用合計為282414.00元

同條件下傳統(tǒng)壓力砂缸水處理系統(tǒng)與重力節(jié)能水處理系統(tǒng)的費用對比表：

項　目 重力節(jié)能水處理系統(tǒng) 傳統(tǒng)壓力砂缸、砂罐系統(tǒng) 電　費（元/天） 278.40（348千瓦/天） 393.60（492千瓦/天） 水　費（元/天） 57.00(每天補充池水的0.8%) 285.00（每天補充池水的4％） 絮凝劑費（元/天） 0.00(無需投加) 421.20（投加量3毫克/升） 消毒劑費（元/天） 140.40(投加量1毫克/升) 280.80（投加量2毫克/升） 熱 耗 費（元/天） 360.00（451立方燃?xì)?天） 520.00（650立方燃?xì)?天） 人 員 費（元/天） 20.00（兼職1人） 40.00（全職1人） 日運行費用（元） 855.80 1940.60 一年運行費用合計（元） 282414.00（運行330天） 640398.00（運行330天） 五年合計（元） 1412070.00 3201990.00

由上表可以看出：在此項目上，重力節(jié)能水處理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)壓力砂缸水處理系統(tǒng)每年可節(jié)省運行費用357984.00元，五年合計節(jié)省運行費用1789920.00元。經(jīng)濟(jì)效益顯著！

   我們在為經(jīng)營管理者節(jié)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(jié)構(gòu)在施工時已無法改動，按設(shè)備機房地面與四個功能池水面的關(guān)系只能將系統(tǒng)工況設(shè)計成重力節(jié)能過濾系統(tǒng)中的“機前機后泵”系統(tǒng)工況，而此工況是重力節(jié)能過濾系統(tǒng)三大工況中節(jié)能效果最差的。

如果能將設(shè)備機房地面整體提升2.5米，且設(shè)備機房凈高保證不小于4.5米，系統(tǒng)設(shè)備中的2＃主循環(huán)水泵就可以取消，形成“機前泵”系統(tǒng)工況。這樣一來，每天的系統(tǒng)電耗還能節(jié)省144千瓦（12小時*4千瓦/小時，*3臺），每天節(jié)省電費115.20元（144千瓦*0.8元/千瓦），每年節(jié)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(shè)備機房地面整體下降3.0米，且設(shè)備機房凈高保證不小于4.5米，系統(tǒng)設(shè)備中的1＃主循環(huán)水泵就可以取消，形成“機后泵”系統(tǒng)工況。每天的系統(tǒng)電耗能節(jié)省108千瓦（12小時*3千瓦/小時，*3臺），每天節(jié)省電費86.40元（108千瓦*0.8元/千瓦），每年節(jié)省電費28512.00元（86.40元*330天），五年合計142560.00元。

5、重力節(jié)能過濾系統(tǒng)設(shè)計選用中的注意事項；

   目前很多設(shè)計單位的設(shè)計師在選用重力節(jié)能系統(tǒng)時往往照搬傳統(tǒng)壓力砂缸系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)，導(dǎo)致后期土建施工預(yù)留出的各項條件不能滿足重力節(jié)能系統(tǒng)的安裝及運行要求，出現(xiàn)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(dǎo)設(shè)計師及廣大業(yè)主更好的選用重力節(jié)能系統(tǒng)，擴大經(jīng)濟(jì)效益，以下列出重力節(jié)能系統(tǒng)在選用時的一些基本注意事項：

5－1、重力節(jié)能過濾器根據(jù)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(shè)備高度為3.7米，處理量在25－400立方/小時的主設(shè)備高度為4.4米，處理量在440－840立方/小時的主設(shè)備高度為4.8米。所以設(shè)備機房的凈高均需滿足主設(shè)備高度要求，并留出0.3－0.5米的施工空間。

5－2、重力節(jié)能過濾系統(tǒng)受運行工況的影響，在池水循環(huán)進(jìn)回水管路管徑的確定上也需注意。當(dāng)運行工況為機前泵系統(tǒng)時，游泳池循環(huán)進(jìn)水管管徑一般比傳統(tǒng)壓力砂缸系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)水管大一號。當(dāng)運行工況為機后泵系統(tǒng)時，游泳池循環(huán)回水管管徑一般比傳統(tǒng)壓力砂缸系統(tǒng)循環(huán)回水管大一號。機前機后泵系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)回水管與傳統(tǒng)壓力砂缸系統(tǒng)一致。

5－3、重力節(jié)能過濾系統(tǒng)在工藝設(shè)計中不必設(shè)置絮凝劑投加單元。

5－4、重力節(jié)能過濾系統(tǒng)的主設(shè)備為一體化組裝設(shè)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(tǒng)在配置循環(huán)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(biāo)準(zhǔn)游泳池為例，機前泵系統(tǒng)主循環(huán)水泵揚程約7-8米，機后泵系統(tǒng)主循環(huán)水泵揚程約8－10米，水泵功率大大降低。

5－6、重力節(jié)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(shè)計機房主排污管或集水坑、潛水排污泵時，應(yīng)留出部分富余。

6、結(jié)語；

從實例工程完工到現(xiàn)在的一年多時間里，我們應(yīng)用此系統(tǒng)技術(shù)又接連在幾處大中型游泳館進(jìn)行了推廣，節(jié)能效果明顯且水質(zhì)優(yōu)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(jīng)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。