游泳池循環(huán)水過(guò)濾工藝中濾料的比較與應(yīng)用

夏宏生，秦小平

(1.廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510635；2.廣州海山娛樂(lè)科技有限公司,廣東 廣州 511400)

游泳池循環(huán)水過(guò)濾工藝中濾料的比較與應(yīng)用

夏宏生1，秦小平2

(1.廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510635；2.廣州海山娛樂(lè)科技有限公司,廣東 廣州 511400)

過(guò)濾是解決游泳池水質(zhì)問(wèn)題不可缺少的水處理工序.石英砂、硅藻土、沸石和陶粒是常用于泳池循環(huán)水過(guò)濾的濾料，通過(guò)分析它們的特點(diǎn)和過(guò)濾機(jī)理，比較各種濾料的凈化水質(zhì)的特征后，認(rèn)為石英砂將繼續(xù)成為泳池循環(huán)水過(guò)濾工藝中的首選濾料；硅藻土過(guò)濾在游泳池循環(huán)水處理的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛；沸石濾料在泳池循環(huán)水處理中的使用將會(huì)被持續(xù)關(guān)注；陶粒在泳池循環(huán)水處理中研究不多見(jiàn)，有待觀察.

泳池水質(zhì)；過(guò)濾；濾料；應(yīng)用

游泳作為人們喜愛(ài)的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)已日益普及，但由于人員密集，再加之管理不善，游泳池池水普遍存在水質(zhì)難達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，主要表現(xiàn)為尿素、微生物等超標(biāo)，余氯含量不足.使用這種水質(zhì)，不但舒適度欠佳，而且會(huì)傳播疾病，嚴(yán)重的還會(huì)影響身體健康.因此改善泳池水質(zhì)，消除不達(dá)標(biāo)因素，極為重要.過(guò)濾是常規(guī)處理中去除微粒和分子雜質(zhì)的最有效方法，也是游池循環(huán)水凈化處理中不可缺少的環(huán)節(jié).過(guò)濾工藝中應(yīng)用過(guò)濾精度更高的濾料，不僅能有效降低池水的渾濁度，改善水的透明度等感官性狀；還能去除池水中絕大部分膠狀或顆粒狀有機(jī)物、細(xì)菌和病毒，保證泳池水質(zhì)的安全、衛(wèi)生.目前，可用于游泳池循環(huán)水過(guò)濾的濾料可分為重質(zhì)濾料和輕質(zhì)濾料，其中石英砂、硅藻土、沸石和陶粒較有代表性.

1 石英砂、硅藻土、沸石和陶粒的構(gòu)造特點(diǎn)與過(guò)濾機(jī)理分析

濾料的過(guò)濾機(jī)理是由其構(gòu)造特征決定的.通過(guò)各濾料的構(gòu)造特點(diǎn)介紹，分析其過(guò)濾機(jī)理(見(jiàn)表1).

表1 各濾料的構(gòu)造特點(diǎn)與過(guò)濾機(jī)理

2 硅藻土、沸石和陶粒與石英砂比較的水質(zhì)凈化特征

石英砂是傳統(tǒng)濾料，主要去除水中的膠體顆粒等，從而降低濁度.莫德清等[1]對(duì)天然石英砂和改性石英砂的吸附過(guò)濾性能進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)，認(rèn)為天然石英砂對(duì)用UV254表征的有機(jī)物去除效果有限，最高時(shí)只有6.8%.研究表明，若用金屬氧化物、金屬氫氧化物對(duì)石英砂顆粒表面進(jìn)行改性，可以改變其表面電位和吸附官能團(tuán)的數(shù)量，從而改善石英砂的過(guò)濾效果，提高其對(duì)水中的重金屬、無(wú)機(jī)陰離子、天然有機(jī)物、微生物及病毒顆粒的去除效率.

與石英砂相比，硅藻土、沸石、陶粒在過(guò)濾凈化水質(zhì)時(shí)顯現(xiàn)各自的特征，主要體現(xiàn)在細(xì)小顆粒、膠體的過(guò)濾、氨氮的去除以及對(duì)其他雜質(zhì)的凈化等方面的性能.

(1)細(xì)小顆粒、膠體、細(xì)菌病毒

石英砂的過(guò)濾精度一般為7～10 μm，而硅藻土過(guò)濾精度更高，能濾除2 μm及以上的各類雜質(zhì)，濾后濁度可<0.1 NTU.相關(guān)研究表明，混合使用不同粗細(xì)等級(jí)的硅藻土，并結(jié)合預(yù)涂層的厚度控制，能形成硅藻土預(yù)涂過(guò)濾，該濾料能去除在50 nm以下最小粒度的懸浮顆粒、膠體物和細(xì)菌病毒[2].沸石濾料有較大的比表面積，而且表面更加粗糙，Zeta電位在水中更接近于中性，有利于水中的懸浮顆?？拷⑵湮?、沉積在濾料表面，試驗(yàn)結(jié)果表明，沸石對(duì)粒徑為7～21 μm懸浮物的去除效果均明顯優(yōu)于石英砂，對(duì)于粒徑<13 μm的顆粒，沸石床的去除率可達(dá)82%[3].陶粒對(duì)降低濁度效果欠佳，試驗(yàn)研究表明，曝氣量范圍變化在2～3.5 m3/h以及在表面負(fù)荷為1.28 mm/s時(shí)，生物陶粒濾池對(duì)濁度的去除率基本穩(wěn)定在60%左右，而且隨著曝氣量、表面負(fù)荷的進(jìn)一步提高，其凈化效果出現(xiàn)會(huì)明顯下降趨勢(shì)[4].

(2)氨氮

沸石對(duì)氨氮有較好的去除效果.嚴(yán)子春等[5]利用沸石處理微污染原水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明沸石能有效去除氨氮，質(zhì)量分?jǐn)?shù)去除率在95%以上.楊勝武等[6]采用生物陶?！柙逋谅?lián)合工藝對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行處理，運(yùn)行穩(wěn)定后，該工藝對(duì)氨氮的去除率在70%～95%.

(3)其它雜質(zhì)

大量試驗(yàn)研究已證實(shí)硅藻土過(guò)濾可去除有機(jī)微污染原水中的有機(jī)物成分.袁鷹等[7]研究指出，硅藻土對(duì)原水中色度的去除率一般可超過(guò)60%，對(duì)腐殖酸等有機(jī)物也有較好的吸附作用.試驗(yàn)表明將硅藻土與粉末活性炭以一定配比進(jìn)行混合形成預(yù)涂膜進(jìn)行凈水處理，對(duì)CODCr的去除率>44%.溫彥平[8]利用硅藻土吸附飲用水中微量鹵代烴，發(fā)現(xiàn)硅藻土能在幾分鐘內(nèi)對(duì)水中鹵代烴三氯甲烷、三氯乙烯產(chǎn)生良好吸附作用，其濃度可被降至飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)之下.嚴(yán)子春等[9]研究表明，沸石對(duì)陰離子洗滌劑有一定的去除效果，對(duì)極性小分子物質(zhì)苯酚、三氯甲烷有較好的去除效果.宋學(xué)峰等[10]采用陶粒濾料處理微污染原水，表明生物陶粒對(duì)水中有機(jī)物有一定的去除作用.

3 石英砂、硅藻土、沸石和陶粒在游泳池循環(huán)水處理中的應(yīng)用

3.1 石英砂過(guò)濾器與硅藻土過(guò)濾器的應(yīng)用比較

石英砂過(guò)濾器按介質(zhì)可分為單介質(zhì)、多介質(zhì)過(guò)濾器；按濾速可分為低速(濾速≤10 m/h)、中速(11～30 m/h)、高速(31～50 m/h)過(guò)濾器.民用的公共游泳池水處理中使用較多的是濾速約在25 m/h的中速單介質(zhì)均質(zhì)石英砂過(guò)濾器，此類過(guò)濾器過(guò)濾精度約10 μm，配合混凝劑，過(guò)濾精度可達(dá)7 μm.硅藻土過(guò)濾常見(jiàn)工藝主要有3種形式：水平板過(guò)濾、壓力過(guò)濾和真空過(guò)濾.運(yùn)用于游泳池水處理中的硅藻土過(guò)濾器主要有可逆式板式硅藻土和燭式硅藻土過(guò)濾器2種[11](見(jiàn)圖1～圖2).

圖1 可逆式板式硅藻土過(guò)濾器

圖2 燭式硅藻土過(guò)濾器

石英砂過(guò)濾器具有技術(shù)成熟、使用方便、管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，主要的缺點(diǎn)包括過(guò)濾精度一般、設(shè)備體積大、機(jī)房面積大、反沖洗排水量大、運(yùn)行費(fèi)用高；硅藻土過(guò)濾器能保證游泳池滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的水質(zhì)且不再需要給池水中添加其他的化學(xué)藥物、排水量小、運(yùn)行費(fèi)用較低、占用面積及空間省、重量更小，但需要每天再生濾料，需要定期更換濾料，操作繁瑣.

以規(guī)格50 m×21 m×(1.2～1.8)m的標(biāo)準(zhǔn)游泳池為例，分別采用石英砂過(guò)濾器和硅藻土過(guò)濾器，對(duì)應(yīng)的過(guò)濾參數(shù)和輔助設(shè)備參數(shù)(見(jiàn)表2).由表2可以看出，應(yīng)用石英砂過(guò)濾器，由于要反沖洗，水泵臺(tái)數(shù)和過(guò)濾器臺(tái)數(shù)多一些，因此占地面積也大些.

表2 石英砂過(guò)濾器和硅藻土過(guò)濾器應(yīng)用參數(shù)比較

3.2 沸石和陶粒在過(guò)濾器中的應(yīng)用

沸石與活性炭、石英砂組成多層濾料已應(yīng)用于泳池循環(huán)水壓力過(guò)濾器，但目前在國(guó)內(nèi)使用的實(shí)例極少[12]，因此選用時(shí)應(yīng)慎重對(duì)待；陶粒作為輕質(zhì)濾料在飲用水處理中有應(yīng)用實(shí)例，在泳池循環(huán)水過(guò)濾器中使用的實(shí)例極少，目前仍處于研發(fā)階段.

4 石英砂、硅藻土、沸石和陶粒在游泳池循環(huán)過(guò)濾中的應(yīng)用前景

目前用于泳池循環(huán)水的石英砂過(guò)濾器多是壓力式的，這種過(guò)濾器占地面積大、比較笨重、阻力大、所需水泵揚(yáng)程高.未來(lái)石英過(guò)濾器發(fā)展方向?yàn)椋?1)阻力小，節(jié)能；(2)安裝方便靈活，安裝周期短，不需建專門機(jī)房；(3)操作更簡(jiǎn)單；(4)投資成本低.目前已有企業(yè)研發(fā)出一種真空負(fù)壓石英砂精過(guò)濾器，它基本符合上述特點(diǎn)，代表著石英砂過(guò)濾器的發(fā)展趨勢(shì).總之，石英砂過(guò)濾器過(guò)濾效率高、納污能力強(qiáng)、再生簡(jiǎn)單(即通過(guò)反沖洗可迅速除掉濾料層中的污垢，而恢復(fù)過(guò)濾性能)，它不僅能適應(yīng)負(fù)荷變化幅度大的情況，而且加其他濾料容易獲得，且具有經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，將繼續(xù)成為泳池循環(huán)水過(guò)濾器的首選設(shè)備.

硅藻土過(guò)濾技術(shù)用于給水時(shí)，能有效去除濁度、細(xì)菌病毒等常規(guī)污染成分，還能去除水中部分有機(jī)物.硅藻土過(guò)濾器作為新技術(shù)已逐漸被引入國(guó)內(nèi)游泳池水處理系統(tǒng)中，具備代表性的有國(guó)家游泳館(水立方)、濟(jì)南奧林匹克中心游泳館.硅藻土過(guò)濾器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)過(guò)濾精度高，能有效降低濁度，濾除細(xì)菌、病毒，去除有機(jī)物；(2)設(shè)備所需的機(jī)房面積小，減少基建投資；(3)投藥量少，降低運(yùn)營(yíng)成本，經(jīng)濟(jì)效益可觀.因此，隨著硅藻土過(guò)濾和控制技術(shù)的日趨完善，硅藻土過(guò)濾工藝在游泳池水處理的應(yīng)用會(huì)更加廣泛.

沸石與石英砂組成的多層濾料是泳池循環(huán)水處理過(guò)濾工藝的選項(xiàng)之一，但目前國(guó)內(nèi)使用實(shí)例極少.由于沸石對(duì)氨氮具有獨(dú)特的選擇吸附性，因此其在氨氮去除方面的應(yīng)用已受到廣泛關(guān)注，大量的研究工作也正在開(kāi)展.隨著過(guò)濾技術(shù)的進(jìn)步，沸石濾料在泳池循環(huán)水處理中的使用將會(huì)被持續(xù)關(guān)注，同時(shí)采用改性沸石除去泳池水中尿素的研究也將將越來(lái)越受到重視.

5 結(jié) 論

石英砂具有優(yōu)良的特性，將繼續(xù)成為泳池循環(huán)水過(guò)濾工藝中的首選濾料；硅藻土過(guò)濾精度高，隨著硅藻土過(guò)濾和控制技術(shù)的日趨完善，硅藻土過(guò)濾工藝在游泳池水處理的應(yīng)用會(huì)更加廣泛；沸石因?qū)Π钡哂歇?dú)特的選擇吸附性而廣受關(guān)注，隨著過(guò)濾技術(shù)的進(jìn)步，沸石濾料在泳池循環(huán)水處理中的應(yīng)用研究將會(huì)持續(xù)開(kāi)展；陶粒對(duì)水中的有機(jī)物具有很好的降解作用，在飲用水預(yù)處理中有較好的應(yīng)用，但目前在泳池循環(huán)水處理中研究不多見(jiàn).

[1] 莫德清,肖文香,陳 波.改性石英砂的吸附過(guò)濾性能[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,27(3):378-381.

[2] 茆亮凱,張林生.飲用水硅藻土過(guò)濾技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程,2010(S1):39-42.

[3] 潘涌璋，呂雯嵐.沸石濾料處理游泳池循環(huán)水效果評(píng)價(jià)[J].中國(guó)公共衛(wèi)生，2006，22(9)：1143-1144.

[4] 李德生，于連群，戴 鳴，等.生物陶粒在水處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)資源綜合利用，2007，11(25)：15-17.

[5] 夏麗華，董秉直，高乃云.改性沸石去除氨氮和有機(jī)物的研究[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2005,33(1):78-82.

[6] 楊勝武，顧軍農(nóng)，張春雷.生物陶?！柙逋谅?lián)合工藝脫氮除磷[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2008，27(1):62-64.

[7] 袁 鷹,沈毅文.白酒降度用水的有效預(yù)處理探討[J].中國(guó)釀造,2006(4):57-59.

[8] 溫彥平.硅藻土對(duì)飲用水中微量鹵代烴吸附性能的研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，33(5)：547-550.

[9] 嚴(yán)子春，王曉麗.沸石強(qiáng)化過(guò)濾的效果及其對(duì)水質(zhì)的影響[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2002,25(2):130-133.

[10] 宋學(xué)峰，付紅麗，許成君，等.生物陶粒過(guò)濾工藝處理微污染原水研究[J].中國(guó)給水排水，2008，24(23)：92-94.

[11] 鄧 潔，陳 剛.談硅藻土過(guò)濾器在游泳池水處理中的應(yīng)用[J].給水排水，2011，37(6)：78-81．

[12] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.CJJ122—2008游泳池給水排水工程技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

Comparison and Application of Filter Material in Circulating Water Filtration Process in Swimming Pools

XIA Hong-sheng1, QIN Xiao-ping2

(1.Guangdong Technical College of Water Resources and Electric Engineering, Guangzhou 510635, China;2.Guangzhou Haishan Entertainment Technology Co., Ltd., Guangzhou 511400, China)

Filtration is a water treatment process to solve the pool water problems and the filter materials such as quartz sand, diatomite, zeolite and ceramsite, are commonly used in pool water filtration. Based on the comparison and analysis on filtration mechanism and purification characteristics of 4 filter materials, quartz sand is suggested to be first choice in pool water filtration process, and diatomite filtration will be widely applied in swimming pool water treatment while the application of zeolite needs observing and the study on ceramsite in circulating water treatment is rare.

swimming pool water quality; filter; filter material; application

X703

A

1008-536X(2017)03-0064-04

2016-10-10

夏宏生(1970-)，男，湖北紅安人，碩士，副教授，研究方向?yàn)榻o水處理與水污染防治技術(shù).