1、E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-1-游泳池之規劃設計與水質管理實務機械工程部正工程師 中華大學科管所教授楊文祥 李友錚 博士指導摘 要隨著國民所得提高及高齡化社會的來臨，大家對休閒及健康的重視程度也跟著提高。其中游泳就是一種全身性的運動，喜好游泳的人口已逐年增加，因此游泳池的設計及水質管理之要求則被要求愈來愈嚴。過去游泳池所用的消毒法已無法滿足現代人對游泳池水質的要求，而使游泳運動能夠更安全、更衛生且更舒適已是必然的趨勢。本文針對游泳池的規劃及
2、水質管理提出討論，如規劃設計時先期注意事項、游泳池可能污染物種類以及這些污染物的過濾、消毒效果等提出說明，並對過濾系統的設計和清洗做討論，希望藉由本文之提出能對從事此設計者有所助益。關鍵字詞 :水質管理、過濾系統、污染物。一、 前言游泳池的最重要的主體就是水，水質的好壞直接影響到游泳池的進場人次與泳客的身體健康，若水質不良對使用者而言，不但失去游泳的原意，也有可能引起身體的不適。根據觀察，以往因使用者對游泳池的水質條件要求不高，因此游泳池的水質控制重點只是放在水色與綠藻的控制，而所加入的化學藥品則以氯氣為主，在強酸性、高氧化性的氯氣殺菌下，游泳池的水質很容易就受到控制。但是自從氯氣列為毒性化學
3、物質，即以氯氣消毒會對人體有害起，在使用上則須加以管制。因此多樣化的游泳池消毒殺菌劑因應而生，再加上消費者意識抬頭，游猛藥的加藥方式已漸漸被淘汰，所以設計者於規劃設計之前應先分析游泳池的水質，預先防範於未然，將E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-2-是有效維護使用者健康及水質良好的不二法門。二、 游泳池規劃與設計1. 游泳池一般設計失敗原因主要有下列因素：(1)池底破裂，未考慮地盤沉陷。(2)排水不良，排水管低於外部排水溝。(3)水質不良，管理不善
4、，未定期檢測。(4)機電界面整合不良，影響控制系統操作。(5)室內溫水游泳池池水水溫與室內空調溫差太大，造成身體不適。(6)室內、外溫差大，未設空調系統造成天花板滴水。(7)使用者進出動線不良，彼此干擾，規劃設計不佳。由上可知，品質良好的游泳池必須從規劃設計開始即應注意各項配合措施，以求土建、機電整合切實，依據游泳池之使用不同需求而規劃設計，並考慮往後管理維護之方便性，以達到使用者有良好水質可供健身及休閒為目的。2. 游泳池基本設備組成項目如下表：表 2-1 游泳池基本組成設備項目名稱 內 容 備 註游泳池 比賽池、訓練池、公共池、私人池、跳水池、兒童池設備機房循環水泵、過濾器、加藥設備、消毒
5、設備、水加熱設備、配電盤、檢修間、空調機房、控制室、值班室一般可合建洗淨設備 洗腳池、強制淋浴、腰部洗滌池輔助設備 更衣室、淋浴室、廁所、休息室、醫療室、辦公室、售票室、器材室3.規劃設計步驟及應注意事項(1)游泳池的池水溫度可根據游泳池的用途按表 2-2 數據進行設計：E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-3-E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a2
6、3b92351777ac5e6ba.pdf-4-表 2-2 游泳池池水設計溫度游泳池的用途 池水水溫( 0C) 游泳池的用途 池水水溫( 0C)室內游泳池 露天游泳池比賽游泳池 2426 夏季用 22訓練游泳池 2527 冬季用 宜為 30公共游泳池 2527 冬季用 宜為 30私人游泳池 2527 冬季用 宜為 30跳水游泳池 2628兒童游泳池 2429(2)游泳池的補充水量應根據游泳池的水面蒸發、排污、過濾設備反沖洗和游泳者帶出等所損失的水量確定，一般可按表 2-3 的數據選用：表 2-3 游泳池每天補水量占池水容積的百分比比賽、訓練、跳水用 公共用游泳池類型和特點室 內 露 天 室 內
7、 露 天兒童用補水量 ( % ) 35 510 510 1015 1015(3)平衡水池容量概算表 2-4 平衡水池要求項目 技 術 要 求 備 註容積Vp = V1 + V2 + V3Vp：平衡池容積 (m3)V1：循環給水及回水管道內的水容積 (m3)V2：系統設備( 過濾器、加熱器、除毛器 )內水容積 (m3)V3：至溢流回水槽堰上的溢流水厚度所需水容積(m3)E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-5-(4)循環水泵流量概算qx = V/Tqx
8、 ：池水的循環流量(m 3/h) ：管道、過濾器和加熱器的水容積附加係數，一般採用1.11.2V ：游泳池的水容積(m 3)T ：池水循環週期表 2-5 池水循環週期游泳池類型 循環週期T (h)循環次數N (次/d)游泳池類型 循環週期T (h)循環次數N (次/d)比賽訓練池 610 42.4 私人游泳池 812 32跳水池 812 32 兒童游泳池 46 64公共游泳池 48 63 幼兒戲水池 12 2412(5)循環水泵揚程H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6h1 ：循環水泵揚程 ( m )h2 ：循環給水管道水頭損失 ( m )h3 ：水加熱器的阻力損失 (
9、 m )h4 ：除毛器阻力損失 ( m )h5 ：給水口阻力損失 ( m )h6：流出水頭 ( m )三、 游泳池的一般規劃架構1. 游泳者進出游泳池流程圖一般皆依圖一示意方向游泳者進入游泳池或退出游泳池E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-6-進場線 出場線圖一 泳客進出游泳池流程示意圖2. 游泳池系統流程圖游泳池水質過濾流程：游泳池體除毛機及循環泵浦過濾機加藥殺菌游泳池體。(如圖二)四、 游泳池水質標準要求游泳池使用的水源，是以符合自來水水質標準
10、為基準。游泳池水質標準說明如表 4-1：表 4-1 游泳池水質標準酸鹼度酸鹼度 pH 值在 6.5 至 8.0 範圍之內，比較國內法令與水質平衡理論時會發現，國內法令對酸鹼度 pH 值的規定範圍似乎有較寬廣的情形，而 NSPI(NATIONAL SPA & POOL INSTITUTE)依人體中眼睛的舒服度則建議在 7.2 至 7.6 之間，因此有些學者是依三氯胺的反應行為建議在 7.0 至 7.2 之間。濁度濁度的單位為 NTU，一度相當於精製水 1 公升中含有矽酸鋁一毫克時的濁度。一般而言，游泳池現場是以其倒數 _能見度來表示，以水中裸視能見度 25 公尺的情況下濁度約為 O.5 個NTU
11、，而法令中的 5 個濁度或明顯看到最深處，其水中裸視能見度約為 3 公尺以下。以目前而言，水中裸視能見度在 10公尺以下已不被國內泳客所接受了。餘氯含量依各主管機關的要求而有所不同，如台灣省為 0.40.6ppm、台北市為 0.30.8ppm、NSPI 則建議為 l.03.0ppm，各地執行的寬鬆也不一定。一般而言，介於 0.3ppm 至 2.0ppm 可被衛生單位接受的程度較高。生菌、大腸菌群生菌即為一般細菌殖數，與大腸菌群一樣都是在攝氏 37 度經24 小時培養後，再以不同的檢驗作出結果。一般細菌殖數是以菌落數的表示方式，如台灣省：生菌數每 1 公撮水中不得超過 500 個，大腸菌(MPN
12、) 每 100 公撮水中以 10 公撮培養入口出口更衣淋浴腳用消毒(強制淋浴 ) 游泳池腰部消毒池E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-7-者，應少於 2.2，以 50 及 100 公撮培養者，應少於 1.0。如台北市：生菌數每一公撮水中不得超過 500 個，大腸菌(MPN) 每 100 公撮水中以 10 公撮 5 支培養者，不得有 3 支以上有陽性反應。五、 游泳池的污染來源游泳池的污染來源一般概略可分為下列三種:1.自然污染:例如落塵、砂土、雨水
13、、屋頂脫落物等。2.添加藥劑的污染:為了確保游泳者安全衛生與水質清澈，並且符合法令的規定，通常必須在游泳池水中加入如殺菌劑、酸鹼平衡劑、澄清劑等化學藥品，這些外來添加的物質與水中的離子狀膠體粒子或其他物質會產生不同的新污染物。3. 游泳者帶入，這是游泳池中最主要的污染源，而污染物如下：(1)人體脫落物:如人體表面的毛髮，皮膚脫落物和所帶入的細菌、保護皮膚的化妝品、口紅、髮油甚至游泳衣上的纖維、色素等。(2)人體排出物:如人體的排汗、尿液、唾液、鼻涕、嘔吐物等。(3)人體攜帶物:如蛙鏡、耳環、戒指、隱形眼鏡等。以上這些污染物通常會存在游泳池中的水面、水中、池底與池壁等地方，必須利用水處理系統加以
14、過濾處理。六、 游泳池的水質管理游泳池的水質處理方式依 ASPE 建議大約有：石英砂加壓過濾處理流程(如圖三) 、珪藻土真空過濾處理流程 (如圖四)、珪藻土壓力過濾處理流程(如圖五 )等三種處理方式，茲說明如下：1.石英砂加壓過濾處理方式：過濾器的操作主要是依據壓力表的壓力上升來判斷，即所謂的壓差(difference pressure)或水頭損失(hydraulic head loss)，在循環過濾中會有污染粒子被慢慢的累積收集在過濾器的濾層中，由於濾E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23
15、b92351777ac5e6ba.pdf-8-層的增厚會阻礙水的流動，所以壓力上升，即利用過濾器壓力錶二端壓差的功能動作，而差壓計則是利用不同的偵測壓力點作為電磁閥門切換，自動化的過濾器就是結合這兩個原理來執行。一般而言，在游泳池的過濾中是屬於批次(batch)的過濾型式，不僅有效率的限制，也有推動循環的功能。所以水頭損失的控制大都維持在 0.5kg/cm2，也就是說，超過這個壓差範圍，過濾的水質雖然比較好，但是過濾出的水卻會減少，推力也不足，致使循環效果不佳，再加上泳客的污染，池水水質並不會改善，反而會愈來愈差。而低於這個壓差範圍，雖然水的循環次數增加，推力也夠，但是過濾水質卻不是很理想。若
16、反沖洗的次數太頻繁，造成水源浪費，當水頭損失達到這個範圍時就要進行污染粒子的排除與濾層的清洗，這就是反沖洗(backwash)。反沖洗時濾層被設計成會往上膨脹 1.2 至 1.3 倍的體積，在水流的帶動下濾層會上上下下的令濾材顆粒互相撞擊，進而以沖刷式刮除附在其表面的雜質。由於材質相同，所以硬度也相同，因此濾材有部分會破裂成較小的顆粒隨反沖洗水而流失，而為反沖洗時間不能太久與需要補充濾材的原因。反沖洗後的濾層在翻攪之後需要時間重新歸位，所以要有停機時間，等待濾層重新定位。另反沖洗中破裂的小顆粒有部分較重，未隨反沖洗水流失而沈澱到底部，會穿越集水管而進入游泳池內，所以要作正洗的排水功能。另一方面
17、，由於在過濾時有可能吸入空氣，聚集在過濾器中，而使得過濾器內部壓力不穩定，所以要作排氣功能。因此，石英砂過濾器有一系列的經驗操作值，那就是當水頭損失達 0.5kg/cm2 時採取反沖洗措施，同時作排氣動作，時間則以過濾機組大小不同約有 310 分鐘的差別，依反沖洗水質狀況而定；正洗時則有 45 秒2 分鐘的差別，亦視E:wenkufile2018-620a8b05684-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-9-正洗水質而定。藉由差壓計壓力的設定與程序控制器(process controller)的啟動，
18、可以預先設定反沖洗的壓力點與程序控制中反沖洗與正洗的動作時數，再連接自動閥門即可做到全自動的過濾控制。2. 液態加藥大型游泳池因考慮藥品的消耗費用，大部份以俗稱漂白水的液態次氯酸鈉作為消毒殺茵劑較多。而液態次氯酸鈉因濃度較低，所以使用量較大在游泳池中常見的液體加藥機為隔膜往復式與軟管滾輪式，其中隔膜往復式是以往復的軸距距離來調整加藥量，而軟管滾輪式則以每分鐘滾動的時間長度來調整加藥量，因此在管理實務上必須特別注意。3. 前置消毒系統前置消毒系統其實就是所謂的洗滌設備，其差異在設計泳客之動線以自願或強迫方式先行洗滌後再進入游泳池，以減少泳客將污染物帶入游泳池內。有效的前置消毒措施將可提高水中裸視
19、能見度約百分之五十，氯臭味道的產生可降低或延後產生，也就是說，至少可減少約百分之五十以上的有機物被帶入游泳池中。而游泳前的消毒，以腰部洗滌槽實施為主，洗腳池僅用於清除腳部污垢和泥砂為目的，而前置消毒作業須與動線規劃配合，否則很難達到效果。換言之，利用動線設計加強勸導與限制通路作強制規範，可以得到相當的改善效果。(1)洗腳池洗腳池用水的含氯量應控制在 0.5%左右，深度以二十至三十公分為原則，補水以連續滿溢法較恰當。在游泳人數眾多時池水不容易污染，含氯量亦隨之下降，因此，需要因應洗腳池的水質污染情形實施換水。雖然洗腳池有用氯、溴等鹵素化合物件E:wenkufile2018-620a8b05684
20、-da40-4039-8a4b-a38af1a4f7f528373cf89b677a23b92351777ac5e6ba.pdf-10-消毒，但為考量消毒效果的持續性，以使用難溶性塊狀或顆粒者為適宜，另外，在以塊狀和顆粒狀消毒劑進行補充作業亦較簡便。(2)腰部洗滌池腰部洗滌池亦有稱為肛浴池，據了解，人體中大腸菌最多的地方是在肛門，而腰部洗滌池的最主要功作就是減少泳客攜入大腸茵，而深度要求則以兒童池零點四米，成人池零點七米為原則。水溫則以高於室溫約攝氏三至五度較能被接受。同樣的，在泳客增多時須視水質污染情形實施換水，通常在腰部洗滌池有氯臭味道產生時也就是該換水的時候，所用藥劑以難溶性塊狀或顆粒者
21、為宜。(3)淋浴池目前國內前置消毒系統的執行上比較重視在此一項目，但是，事實上，淋浴池在實際上的功效卻不是很明顯，尤其在冬季，它只對身體潤濕而已，毫無意義；對夏季而言，若硬要說出它對游泳池的貢獻，有沖洗泳客身上的清潔劑和已掉落而尚黏在身體上的體毛而已，對汗水、口紅、乳液、防曬油等根本無法發揮沖洗的功能。原因是從上而下淋浴會刺激眼睛和鼻粘膜，因此無法提高消毒藥劑的濃度，而低消毒藥劑濃度的水本身只能作傳染病的防止，可利用的只是水本身的乳化效果，然而在水的乳化效果尚未完成時，泳客已經進到泳池內，甚至因此還加速泳客皮膚的親水性，造成皮膚的脫落物增多。七、 結論游泳池能否為泳客樂於使用，其規設階段時即須有週全的考量，如泳客動線管理、設備維護管理及水質管理等，使得泳客健康及安心而樂於使用、投資者獲得合理的利潤。可見水質管理甚為重要，亦
