智能设备控制余氯低压电流降解尿素
高温酷暑，许多市民都给自己和家人安排了满满当当的防暑套餐。除了空调、西瓜、冷饮外，到游泳馆游泳也成了许多家庭的防暑套餐项目。到游泳馆游泳，泳池中的水质是大家最 到达山西大学游泳馆时，工人们正在已经铺设了光伏板和太阳能设备的游泳馆顶上作业。“这是在铺设一种新型保温材料。铺设好后，可以有效防止场馆散热，起到节能减排的作用。”游泳馆馆长崔俊峰介绍。 光伏板、太阳能设备、加装保温材料……这些年来，山西大学游泳馆的管理者为了节能减排，做出了很多努力。其中，最让他们骄傲的是藏在场馆背后、自主研发的游泳池水深度处理技术（包括游泳池智能加药装置、降解泳池水中尿素装置、降解游泳池水中氰尿酸技术、游泳池水处理负载型抗菌材料）。“泳池水质问题一直是全社会 很多人说，游泳馆里常常弥漫着一股消 水的味道。事实上，这是氯气的味道。 泳池水加氯消 后，会有适量的氯留存于水中，用来保证持续的杀菌能力，这就是游离性余氯。泳池水中的游离性余氯既不能太高也不能太低，太低就失去了杀菌能力，太高说明加氯过多，会有一定的“ 性”，对人体产生危害。我国《游泳场所卫生标准》明确规定，泳池水中游离性余氯应控制在0.3—0.5mg／L，既能达到消 效果，对人体也不会产生危害。 “加药”是保证余氯值达标最根本的方式。“许多游泳馆往泳池水中加药时，一般采用人工直接投加或加药泵投加的方式，在加药时间及药量控制上会受到主观因素（经验等）影响，经常会出现加药不及时或药量不均匀的现象，影响水质和馆内空气质量的安全稳定。”山西大学体育学院陈安平教授说，这是很多游泳馆面临的问题。 为了使“加药”变得更智能化，年，陈安平提议研发新技术。在山西省科技厅、山西大学等单位的支持下，研发团队利用省部科研攻关经费20万元、自主投入近百万元，在多年水处理技术及管理经验的基础上，于年研发了环保智能加药装置，并成功申请国家专利。“该装置填补了世界游泳馆智能、安全、环保加药的空白，是世界行业内的 。”陈安平教授骄傲地说。 随后，崔俊峰带记者进入了游泳馆背后的水质处理房。首先看到的一个小屏幕，就是环保智能加药装置中的智能控制器，也就是环保智能加药装置的“大脑”。这个“大脑”控制着整个设备的运转，包括余氯在线监测、流量精密控制器、智能控制系统、环保加药罐等配套系统，让加药实现了科学智能化。 为了保证余氯监测的准确性，研发团队引进了三套游泳池余氯在线监测系统，24小时不间断地监控着水质；研发出的精密流量控制器，通过设置多个支路管，来决定是否加药、何时加药、加药多少。通过这些装置，可以保证余氯值随时都在国家标准内。 环保智能加药装置中的智能控制器，是研发人员经过多年的数据整合，根据游泳场馆的特点，设计出的一套人性化、合理化的智能控制系统。“通过这套系统，游泳馆可根据季节、循环周期、人流量等不同因素，自行调配控制器五大数据模块来调节控制数据，从而实时满足加药所需值，保证池中余氯值稳定。”陈安平教授说，这就意味着，不管是游泳馆淡季时每日人次的客流量，还是旺季时每日0人次的客流量，水质都能保证环保健康。 这一专利得到不少认可，许多场馆先后引进了这套装置，包括清华大学游泳馆、深圳市体育运动学校、天津河海教育园游泳馆、东莞市游泳运动管理中心等。
游泳池智能加药装置，使池中余氯达到动态平衡。
低压电解处理游泳池水中的尿素 除了余氯外，泳池水中的尿素也是让游泳馆头疼的一个问题。“尤其到了夏季，随着人流量的增加，泳池水中的尿素会大幅超标。”崔俊峰称，泳池水中的尿素是由游泳的人带进去的，主要来源于人体的汗液。 尿素是细菌及藻类生长所必需的营养物质。泳池水中尿素含量的增加会促进水中细菌及藻类的生长，加速水质恶化，造成杀菌灭藻困难。 当泳池水中的尿素超标，就会导致氯胺类有害物质的大量积累。在这样的水质环境中游泳，会产生过敏反应，出现刺痒、流眼泪、打喷嚏等症状。“尿素的化学性质比较稳定，过去只能通过补充新水稀释。”陈安平教授解释，按照一个长50米、宽25米、深1.8米的标准池来计算，要防止泳池水中尿素等有机物超标，每年补充的水量需达到4万吨至8万吨。“但补充大量新水会造成泳池水温大幅降低，在注入泳池前，需要把10℃左右的自来水提升至28℃。这个过程又会增加能源成本。”陈安平教授说。 为了有效降低泳池水内的尿素含量，年起，陈安平带领8人的研发团队，开始研究利用低压电流激发催化的方法处理含氯游泳池水中尿素的技术。“我们在降解罐内安装了低压直流电源的电解装置，并在电解装置的阳极极板和阴极极板之间填充降解尿素的催化剂。利用管道将泳池中过滤后的循环水打入降解罐内，经过电解和催化剂降解处理后，送回游泳池中。”陈安平教授说，在利用低压电解的同时，加入活性催化剂，很好地解决了现有技术降解尿素时间长、效率低的问题，而且在降解尿素的同时，也降解了氯胺类有害有机物。年7月，此催化降解装置获得一项实用新型和一项发明专利的授权。 泳池水中尿素含量增多，不仅会导致氯胺类有害物质的大量积累，还会同泳池中投加的药品释放出的活性氯结合，产生一种叫氰尿酸的副产物。陈安平教授介绍，氰尿酸在泳池中不会自动分解，随着其不断累积，还会影响水质，对人体健康带来不利影响。 一般来讲，可供游泳池选择投加的药品有次氯 、 异氰脲 、 异氰脲酸等，后两者有效氯可达60%—90%，且易于运输与储存，受到大部分游泳馆的青睐。数据显示，平均一个游泳馆每年使用消 药2吨—3吨。 消 药的大量使用，大大增加了泳池水中的氰尿酸含量。处理氰尿酸，就显得格外重要。目前，泳池水质处理的几种主要方式，对消除氰尿酸效果甚微，只能通过换水来解决。为此，研发团队再次用低压电流激发催化方法，同时加入可以消除氰尿酸的催化剂，成功解决了这个问题。陈安平教授说，目前，山西大学游泳馆一直在使用这种方法降低氰尿酸浓度，效果特别好。
负载型抗菌材料再加工后可重复使用 除此之外，研发团队还研发出了一种泳池水处理的长效抗菌材料——负载型抗菌材料。“负载型抗菌材料包括载体和活性组分。这种材料具有用量少、无 、长效、无刺激性、广谱抗菌、再加工后可重复使用的特点。”陈安平教授说，将本材料加入游泳池循环水处理装置中，加入量为游泳池水重量的2‰—6‰，抗菌率可大大提高，其中金 色葡萄球菌和大肠杆菌的灭杀率超过99%、白色念球菌灭杀率超过98%。 如今，山西大学游泳馆采用了自己团队研发的游泳池水深度处理技术，每年节省水2万—4万吨，节约天然气3万—5万立方米，节省了消 剂费用2万—4万元，减少 化碳排放量20吨—30吨。 每年，太原市卫生健康综合执法队都会对太原市的游泳场馆进行游泳池水卫生检测。采样检测指标包括池水温度、氰尿酸、浑浊度、游离性余氯、化合性余氯、pH值、尿素、氧化还原电位（ORP）、菌落总数、大肠菌群、臭氧等十一项。这些指标，过去的几年，山西大学游泳馆都达标了。 即便如此，他们依然在水质安全和场馆的节能环保方面，做着各种努力。“这是兴趣，更是责任。尽管在攻破一项项难题时，也会出现新的‘拦路虎’，但我们不畏，只管迎难而上。”陈安平教授笑称。记者乔静涛文/摄
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