游泳池石英砂过滤设备

文｜刘春生

游泳池的石英砂过滤是最自然、最环保和最经济的过滤方式，人们在掌握这种过滤方式的同时，也在改进这种过滤技术，在过滤器结构方式、滤料、滤速、运行操作等等各方面，都取得了很多的成果，本文拟对游泳池石英砂过滤设备相关技术做些探讨。

大约5000年之前，埃及人使用石英砂过滤油料、饮水和葡萄酒。从上个世纪开始，人们使用石英砂做游泳池的循环过滤的滤料，先是从模仿自然界的重力过滤方式开始，发展到了提高效率的压力过滤，过滤速度从低到高，经过了低速、中速、快速到高速过滤。

过滤速度

石英砂过滤器的过滤速度至关重要，它直接影响到对游泳池污染物的拦截和分层的过滤效果，也影响到水处理的效率。综合我国有关的技术资料，过滤速度可分为低速过滤、中速过滤和高速过滤：低速过滤速度为7-10m/h，一般是重力过滤时的速度；中速过滤速度为11-30 m/h，此为大中游泳池石英砂过滤的速度；高速过滤速度为31-50m/h，适用于游泳负荷小的小型游泳池和家庭、私人游泳池。

而在国外的石英砂过滤设备系列中，在AstralPool、Waterco的石英砂过滤器的资料里，它们的最大滤速一般约为36-50m/h。在NSF标准中，石英砂过滤器的滤速是 5 - 20 GPM/ft2（约15到58m/h），这些数据也可以在Hayward、Pentair的资料中查到。

国内也有人做过游泳池压力过滤器过滤速度的研究，其结论是：“（1）泳池压力过滤器现规范下的过滤速度成数倍提高，并不会对过滤水质或效率造成影响。这说明压力过滤器设计过滤速度的提高有极大的潜力，可大大缩小所需过滤器的尺寸与占地面积，也验证了目前国内定型高速过滤器运行效果良好的可靠性。(2)在滤速提高的同时，必须兼顾过滤器的容积、过滤面积、滤料厚度和配水方式，避免频繁反冲洗造成的水浪费和在较大冲击速度下使滤料翻滚造成的穿透。”

以上所述，不同国家、不同标准所选用的过滤速度相差较大，在同样的滤层厚度的条件下，过滤器的结构方式对石英砂过滤器的过滤速度和过滤效果具有较大的影响。

石英砂过滤器的结构方式

石英砂过滤器的操作和运行是通过切换多项阀或阀门组来实现的，多项阀的安装位置有顶置式和侧置式。国外多用侧置式，而国内多为顶置式，国内业内人士多把这种过滤器的不同结构方式看成是习惯问题，其实不然，侧置式和顶置式的给水方式的不同，直接影响到砂缸内部的布水问题和滤速是否均匀，从而影响过滤效果。

图1 侧置式石英砂过滤器

游泳池的污染物主要有比重大的颗粒污染物和比重小的人体分泌物（如油脂、汗液、化妆品等）和皮屑等，石英砂过滤器的过滤机理是颗粒污染物的拦截和有机污染物的分层，即颗粒污染物被拦截在滤床表层附近，有机污染物漂浮在砂缸净空的上层，这些被拦截和漂浮着的污染物在反冲洗时皆能有效地去除。根据一些资料和实际经验，当过滤器里的水流速度不大于60 m/h时，从砂缸布水口进入砂缸的水流在净空里和通过过滤介质时的水流多是层流状态，当水流速度大于60 m/h时，水流状态多为紊流。

在侧置式石英砂过滤器里，如图1，水流是在布水器向上喷出后洒落而下的，在整个滤床上的水流比较均匀，此时的平均滤速就是整个滤床上的过滤速度，这种结构方式可以选择接近过滤器的过滤速度作为参数。

在顶置式石英砂过滤器里，如图2，水流是在布水器向下冲出的，在对准布水点附近的沙床上的流速很大，而远离布水点的沙床上的滤速就很小，整个滤床上的水流很不均匀。如果象侧置式石英砂过滤器一样选择滤速，整个滤床上的过滤速度的大小差异较大，滤速大的地方会形成水流通道，把漂浮物和拦截物都给冲进循环系统里。

应用池水进行反冲洗时，应在清晨水质较好时进行，不得在每日停止使用后进行，因为用含有较多杂质的池水反冲洗时，会在集水臂附近的砂层处拦截和积存污垢，这些污垢易于与石英砂一起粘合结块而影响过滤效果

结论是：侧置式石英砂过滤器可选较高的过滤速度，而顶置式石英砂过滤器不能选用高的过滤速度；在同样的系统里，侧置式石英砂过滤器的过滤效果较好，而顶置式石英砂过滤器过滤效果较差。

石英砂过滤器中的滤料和滤料的性能

游泳池过滤介质包括：

永久性介质：石英砂和玻璃滤料，可常期使用或酸洗后可常期使用；长期性介质：聚脂纤维过滤芯、活性炭、浮石；短期性介质：硅藻土。

图2 顶置式石英砂过滤器

其中石英砂、玻璃滤料、活性炭、浮石、硅藻土都可以用于石英砂过滤器中作为滤料。石英砂、玻璃滤料、活性炭、浮石可以作为单一滤料（以1-2mm的砾石作为承托层）；而硅藻土只能在石英砂的滤床上面挂膜，作为助滤剂；细颗粒的活性炭、沸石也可以像硅藻土一样，在石英砂的滤床在上面挂膜，作为助滤剂进行精细过滤，作为特殊水质时的物理处理方式。

石英砂

天然优质石英砂，颗粒饱满、含硅量高、密度大，具有机械强度高、截污能力强，易于反冲洗和使用周期长等特点，理化指标均符合CJ/T43-1999 标准规定。其性能指标为：SiO2＞97.83%；相对密度2.65；破碎率0.08%；磨损率0.05%；盐酸可溶率0.12%

玻璃滤料

以废玻璃为原料加工出的新型的玻璃滤料，具有棱角分明、均质球状、破碎率小的优势。水流通过时，由于它表面带负电荷，可以吸附微小颗粒、有机分子、生物菌类和铁锰等阳离子，还由于它的表面不易被油脂、生物膜等粘着，在反冲洗时能够容易地除掉拦截和吸附的污染物，反冲洗强度可降低50%。

在同种规格的过滤器使用中，此种过滤介质比传统的石英砂可以节省高达20%；使用过程中耗能量更低，可以降低水泵的运行成本；可以改善过滤器的压力和流量的性能；在反冲洗过程，与石英砂相比可以节省75%的水，与沸石相比，可以节省50%。滤速可以采用高速过滤，从而降低了过滤器的成本。

此外，它使用的碎玻璃不含游离的二氧化硅，因此降低了潜在的硅粉尘带来呼吸疾病的可能性。此种玻璃介质颗粒光滑，无定形的结构更结实，不会有裂痕也不会在开裂的地方隐藏细菌。

沸石（Zeolite）

沸石是由火山爆发而产生的结晶体，它是一种硅酸盐矿物质，具有孔隙发达，吸咐性强，可作为无机物离子交换剂，对NH4-N(氨氮)有良好的去除作用。在水中还可与其它Ca 、mg 、Cs 、k 、Na 等均衡量重金属阳离子进行交换以降低水的总硬度，另外它还具有较高的机械强度，表面积大，内部静电强，作为游泳池的滤料时能使水质能达到较高的水质要求。

活性炭

活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，具有物理吸附和化学吸附的双重特性，其作用主要是去除大分子有机物、铁氧化物、残余臭氧、异味和除色。

选用游泳池过滤介质考虑的因素

强度：具有能够抵开裂、断裂和破碎的能力。

硬度（非弹性）：硬度是滤料抗拒永久形变的特性。硬度高、非弹性、应力张紧处理后的滤料过滤效果佳，软质和松弛的物料在水流通过时水流的通道被扩张，过滤效果就差。

反冲洗膨胀率：正常过滤时的滤料，由于水压的作用变成紧实状态，反冲洗时由于水流反向流动而被膨松。在选用过滤器时，滤料的填充高度要合理，要充分考虑反冲洗膨胀率。反冲洗膨胀会对过滤精度产生不良的影响。反冲洗次数要合理，不是反冲洗越频繁越好。

活性炭和沸石作为过滤滤料时，不得使用铜银离子消毒方式。

玻璃滤料是一种新型的游泳池池水过滤的理想滤料。

石英砂过滤器的操作运行和其它问题

1、石英砂过滤器的负压过滤和重力过滤

有时游泳池设计在楼房的高层，而机房却在较低层，泳池与机房的高差很大，系统在工作时就会产生很大的压力和启动水锤，此时如果采用压力过滤，对水泵和砂缸都会带来很大的风险，最好设计成负压过滤或重力过滤系统。

2、石英砂过滤器的反冲洗操作

应用池水进行反冲洗时，应在清晨水质较好时进行，不得在每日停止使用后进行，因为用含有较多杂质的池水反冲洗时，会在集水臂附近的砂层处拦截和积存污垢，这些污垢易于与石英砂一起粘合结块而影响过滤效果。同理，绝对不得在多项阀反冲洗位置时进行吸污。

有条件的地方可采用水汽和饮用水反冲洗，就可解决集水臂附近的砂层结块的问题。

3、石英砂过滤器的NSF其它标准

除去以上探讨NSF标准的过滤速度问题外，NSF标准还规定，石英砂压力过滤器要配置压力表、放气阀、反冲洗视窗或视镜。压力过滤器的静压测试是最大工作压力的1.5倍保压5分钟，设计爆缸压力为最大工作压力的4倍。过滤器性能的测试主要是浊度降低的指标，进水浊度为45±10NTU时，过滤后必须降低70%的浊度。

4、石英砂过滤器的其它问题

在水质平衡时，当蓝氏饱和系数-0.3≤SI≤0.3时，石英砂过滤器及其滤料处于既不结垢又不腐蚀状态。水质不平衡时的状态要及时避免，当SI大于0.3时是过饱和状态，即结垢状态，当SI小于-0.3时是欠饱和状态，即腐蚀状态。当结垢状态致使石英砂结块时，可用10%稀释的盐酸浸泡结块的石英砂24小时，这样能够有效地解决轻度石英砂结块问题。如果是重度结块，就要取出石英砂酸洗或全部更换新的石英砂。

略）