文档介绍：安徽工程大学数学建模课程设计论文
题目:游泳池水臭氧消毒系统设计
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完成日期: 2013年7月3日
游泳池水臭氧消毒系统设计
摘要
80年代末,臭氧作为一种杀菌剂应用于冷却水系统受到人们的广泛关注。由于臭氧所具有的一些优越性是传统的化学药剂所无法比拟的,目前,国外已将臭氧广泛地应用于冷却水处理中。使用结果表明,采用臭氧处理的系统可在高浓缩倍数下,甚至在零排污下运行。处理成本低于传统的化学处理法。美国环保局(EPA)和职业安全卫生管理局(OSHA)根据试验结果,。。《游泳池给水排水设计规范》(CECS14:89)中提到游泳池水可采用臭氧消毒方法,但对臭氧消毒系统的设计未作具体规定。现在运用数学建模知识,在不考虑水温影响,CT值固定,考虑ORP控制器的可控性,建立游泳池水容量与反应罐容积之间的数学模型,并求出旁流水流量与循环水流量的最小比率;同时考虑到水温影响和ORP控制器的可控性,如果CT在允许范围内,建立游泳池水容量与反应罐容积之间的数学模型,并求出旁流水流量与循环水流量的最小比率。
关键词:游泳池 CT值最小比率数学模型
一、问题重述
臭氧发生器产量(g/h)=循环水流量(m3/h)×臭氧投加浓度(g/m3)
例如容积为380m3的游泳池,(g/m3),游泳池水循环周期采用6h,循环水流量为380/6 ≈63m3/h,则臭氧发生器的最小产量应为63×=。反应罐用来使水中无机和有机污染物被溶解的臭氧氧化并进行消毒杀菌,因此设计反应罐时应消除水的短路,保证水在罐内有一定的停留时间。为了使臭氧在水中的溶解度高,含臭氧的水从反应罐上侧进罐,下侧出水。反应罐上部的排气阀应与臭氧破坏装置连接使在进入大气前除去未溶解的臭氧。反应罐的容积按下式确定:
反应罐容积(m3)=循环水流量(m3/h)×旁流水百分比(%)×反应时间(h)。
例如380m3 游泳池池水循环周期采用6h,循环水流量为63m3/h,旁流水流量为循环水流量的25%,接触时间4min,则反应罐最小容积为63××=。
(1)附图为主要原理图,根据您对资料的理解结合该图,阐述利用臭氧消毒的基本原理;
(2)不考虑水温影响,如果CT值固定,考虑ORP控制器的可控性,请建立游泳池水容量与反应罐容积之间的数学模型,并求出旁流水流量与循环水流量的最小比率;
(3)考虑水温影响和ORP控制器的可控性,如果CT在允许范围内,请建立游泳池水容量与反应罐容积之间的数学模型,并求出旁流水流量与循环水流量的最小比率;
(4)实地考察一个游泳池总容积量和换水周期等因素,假设该游泳池目前正在使用您的消毒系统,请计算一个换水周期内该游泳池所需的最小臭氧质量。
(5)结合您所建立的模型,阐述游泳池水臭氧消毒系统的社会价值。
游泳池使用臭氧的优点
(如羟基)具有最强的杀菌性及灭活病毒的作用,可有效防止传染性疾病的蔓延,实验证明,同样浓度的臭氧杀灭细菌和病毒的效果是氯的600-3000倍。在臭氧浓度为1mg/l时,粪型大肠杆菌的灭活只需要5秒,用同样浓度的氯要达到同样的效果需要15000秒。
,不会对环境造成任何二次污染,而氯制剂会与水中的有机物反应生成多种氯代有机化合物,如三氯甲烷、氯仿等,这些物质均为公认的致癌致突变物。当人游泳时,这些有毒物质会被人体所吸收(在水中人体每小时可吸收500毫升水)。水中的氯代有机化合物还会刺激人的眼睛及皮肤,从而引发红眼及皮疹。
,聚集在泳池上方不易散去,损害人的呼吸器官,严重影响人们的身体健康,而使用臭氧则完全不会产生此种问题。
,严重腐蚀水处理系统及馆内设备和结构如网架、暖气等。
,可有效分解水中的腐植质,氧化水中的铁、锰离子,分解水中散射光线的微小有机体,从而大大提高水的清澈度,使水呈现出美丽的蓝色,而氯制剂则无此效果。为使水呈蓝色,使用氯制剂的泳池,往往需加入硫酸铜盐,对人极为有害。
,必然会导致水的pH值的改变,使人感到不适,因而需加入碱性或酸性物质予以中和。而臭氧是中性物质,不会产生此种问题。
臭氧能确保大客流量及高温季节时水质的稳定性,高温及客流量大时,水质往往不佳,此时,如果使用氯制剂,则需大量投加,这将带来一系列副作用,如pH值的变化、对呼吸道及人体的刺激等;而大量投加