游泳池循环水过滤工艺中滤料的比较与应用

夏宏生，秦小平

(1.广东水利电力职业技术学院,广东 广州 510635；2.广州海山娱乐科技有限公司,广东 广州 511400)

游泳池循环水过滤工艺中滤料的比较与应用

夏宏生1，秦小平2

(1.广东水利电力职业技术学院,广东 广州 510635；2.广州海山娱乐科技有限公司,广东 广州 511400)

过滤是解决游泳池水质问题不可缺少的水处理工序.石英砂、硅藻土、沸石和陶粒是常用于泳池循环水过滤的滤料，通过分析它们的特点和过滤机理，比较各种滤料的净化水质的特征后，认为石英砂将继续成为泳池循环水过滤工艺中的首选滤料；硅藻土过滤在游泳池循环水处理的应用会越来越广泛；沸石滤料在泳池循环水处理中的使用将会被持续关注；陶粒在泳池循环水处理中研究不多见，有待观察.

泳池水质；过滤；滤料；应用

游泳作为人们喜爱的一项运动已日益普及，但由于人员密集，再加之管理不善，游泳池池水普遍存在水质难达标的问题，主要表现为尿素、微生物等超标，余氯含量不足.使用这种水质，不但舒适度欠佳，而且会传播疾病，严重的还会影响身体健康.因此改善泳池水质，消除不达标因素，极为重要.过滤是常规处理中去除微粒和分子杂质的最有效方法，也是游池循环水净化处理中不可缺少的环节.过滤工艺中应用过滤精度更高的滤料，不仅能有效降低池水的浑浊度，改善水的透明度等感官性状；还能去除池水中绝大部分胶状或颗粒状有机物、细菌和病毒，保证泳池水质的安全、卫生.目前，可用于游泳池循环水过滤的滤料可分为重质滤料和轻质滤料，其中石英砂、硅藻土、沸石和陶粒较有代表性.

1 石英砂、硅藻土、沸石和陶粒的构造特点与过滤机理分析

滤料的过滤机理是由其构造特征决定的.通过各滤料的构造特点介绍，分析其过滤机理(见表1).

表1 各滤料的构造特点与过滤机理

2 硅藻土、沸石和陶粒与石英砂比较的水质净化特征

石英砂是传统滤料，主要去除水中的胶体颗粒等，从而降低浊度.莫德清等[1]对天然石英砂和改性石英砂的吸附过滤性能进行比较实验，认为天然石英砂对用UV254表征的有机物去除效果有限，最高时只有6.8%.研究表明，若用金属氧化物、金属氢氧化物对石英砂颗粒表面进行改性，可以改变其表面电位和吸附官能团的数量，从而改善石英砂的过滤效果，提高其对水中的重金属、无机阴离子、天然有机物、微生物及病毒颗粒的去除效率.

与石英砂相比，硅藻土、沸石、陶粒在过滤净化水质时显现各自的特征，主要体现在细小颗粒、胶体的过滤、氨氮的去除以及对其他杂质的净化等方面的性能.

(1)细小颗粒、胶体、细菌病毒

石英砂的过滤精度一般为7～10 μm，而硅藻土过滤精度更高，能滤除2 μm及以上的各类杂质，滤后浊度可<0.1 NTU.相关研究表明，混合使用不同粗细等级的硅藻土，并结合预涂层的厚度控制，能形成硅藻土预涂过滤，该滤料能去除在50 nm以下最小粒度的悬浮颗粒、胶体物和细菌病毒[2].沸石滤料有较大的比表面积，而且表面更加粗糙，Zeta电位在水中更接近于中性，有利于水中的悬浮颗粒靠近，并将其吸附、沉积在滤料表面，试验结果表明，沸石对粒径为7～21 μm悬浮物的去除效果均明显优于石英砂，对于粒径<13 μm的颗粒，沸石床的去除率可达82%[3].陶粒对降低浊度效果欠佳，试验研究表明，曝气量范围变化在2～3.5 m3/h以及在表面负荷为1.28 mm/s时，生物陶粒滤池对浊度的去除率基本稳定在60%左右，而且随着曝气量、表面负荷的进一步提高，其净化效果出现会明显下降趋势[4].

(2)氨氮

沸石对氨氮有较好的去除效果.严子春等[5]利用沸石处理微污染原水，实验结果表明沸石能有效去除氨氮，质量分数去除率在95%以上.杨胜武等[6]采用生物陶粒—硅藻土联合工艺对城镇污水处理厂二级出水进行处理，运行稳定后，该工艺对氨氮的去除率在70%～95%.

(3)其它杂质

大量试验研究已证实硅藻土过滤可去除有机微污染原水中的有机物成分.袁鹰等[7]研究指出，硅藻土对原水中色度的去除率一般可超过60%，对腐殖酸等有机物也有较好的吸附作用.试验表明将硅藻土与粉末活性炭以一定配比进行混合形成预涂膜进行净水处理，对CODCr的去除率>44%.温彦平[8]利用硅藻土吸附饮用水中微量卤代烃，发现硅藻土能在几分钟内对水中卤代烃三氯甲烷、三氯乙烯产生良好吸附作用，其浓度可被降至饮用水卫生标准之下.严子春等[9]研究表明，沸石对阴离子洗涤剂有一定的去除效果，对极性小分子物质苯酚、三氯甲烷有较好的去除效果.宋学峰等[10]采用陶粒滤料处理微污染原水，表明生物陶粒对水中有机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环水处理中的应用

3.1 石英砂过滤器与硅藻土过滤器的应用比较

石英砂过滤器按介质可分为单介质、多介质过滤器；按滤速可分为低速(滤速≤10 m/h)、中速(11～30 m/h)、高速(31～50 m/h)过滤器.民用的公共游泳池水处理中使用较多的是滤速约在25 m/h的中速单介质均质石英砂过滤器，此类过滤器过滤精度约10 μm，配合混凝剂，过滤精度可达7 μm.硅藻土过滤常见工艺主要有3种形式：水平板过滤、压力过滤和真空过滤.运用于游泳池水处理中的硅藻土过滤器主要有可逆式板式硅藻土和烛式硅藻土过滤器2种[11](见图1～图2).

图1 可逆式板式硅藻土过滤器

图2 烛式硅藻土过滤器

石英砂过滤器具有技术成熟、使用方便、管理简单等优点，主要的缺点包括过滤精度一般、设备体积大、机房面积大、反冲洗排水量大、运行费用高；硅藻土过滤器能保证游泳池满负荷运行时的水质且不再需要给池水中添加其他的化学药物、排水量小、运行费用较低、占用面积及空间省、重量更小，但需要每天再生滤料，需要定期更换滤料，操作繁琐.

以规格50 m×21 m×(1.2～1.8)m的标准游泳池为例，分别采用石英砂过滤器和硅藻土过滤器，对应的过滤参数和辅助设备参数(见表2).由表2可以看出，应用石英砂过滤器，由于要反冲洗，水泵台数和过滤器台数多一些，因此占地面积也大些.

表2 石英砂过滤器和硅藻土过滤器应用参数比较

3.2 沸石和陶粒在过滤器中的应用

沸石与活性炭、石英砂组成多层滤料已应用于泳池循环水压力过滤器，但目前在国内使用的实例极少[12]，因此选用时应慎重对待；陶粒作为轻质滤料在饮用水处理中有应用实例，在泳池循环水过滤器中使用的实例极少，目前仍处于研发阶段.

4 石英砂、硅藻土、沸石和陶粒在游泳池循环过滤中的应用前景

目前用于泳池循环水的石英砂过滤器多是压力式的，这种过滤器占地面积大、比较笨重、阻力大、所需水泵扬程高.未来石英过滤器发展方向为：(1)阻力小，节能；(2)安装方便灵活，安装周期短，不需建专门机房；(3)操作更简单；(4)投资成本低.目前已有企业研发出一种真空负压石英砂精过滤器，它基本符合上述特点，代表着石英砂过滤器的发展趋势.总之，石英砂过滤器过滤效率高、纳污能力强、再生简单(即通过反冲洗可迅速除掉滤料层中的污垢，而恢复过滤性能)，它不仅能适应负荷变化幅度大的情况，而且加其他滤料容易获得，且具有经济、维护方便和使用寿命长等优点，将继续成为泳池循环水过滤器的首选设备.

硅藻土过滤技术用于给水时，能有效去除浊度、细菌病毒等常规污染成分，还能去除水中部分有机物.硅藻土过滤器作为新技术已逐渐被引入国内游泳池水处理系统中，具备代表性的有国家游泳馆(水立方)、济南奥林匹克中心游泳馆.硅藻土过滤器具有以下优点：(1)过滤精度高，能有效降低浊度，滤除细菌、病毒，去除有机物；(2)设备所需的机房面积小，减少基建投资；(3)投药量少，降低运营成本，经济效益可观.因此，随着硅藻土过滤和控制技术的日趋完善，硅藻土过滤工艺在游泳池水处理的应用会更加广泛.

沸石与石英砂组成的多层滤料是泳池循环水处理过滤工艺的选项之一，但目前国内使用实例极少.由于沸石对氨氮具有独特的选择吸附性，因此其在氨氮去除方面的应用已受到广泛关注，大量的研究工作也正在开展.随着过滤技术的进步，沸石滤料在泳池循环水处理中的使用将会被持续关注，同时采用改性沸石除去泳池水中尿素的研究也将将越来越受到重视.

5 结 论

石英砂具有优良的特性，将继续成为泳池循环水过滤工艺中的首选滤料；硅藻土过滤精度高，随着硅藻土过滤和控制技术的日趋完善，硅藻土过滤工艺在游泳池水处理的应用会更加广泛；沸石因对氨氮具有独特的选择吸附性而广受关注，随着过滤技术的进步，沸石滤料在泳池循环水处理中的应用研究将会持续开展；陶粒对水中的有机物具有很好的降解作用，在饮用水预处理中有较好的应用，但目前在泳池循环水处理中研究不多见.

[1] 莫德清,肖文香,陈 波.改性石英砂的吸附过滤性能[J].桂林理工大学学报,2007,27(3):378-381.

[2] 茆亮凯,张林生.饮用水硅藻土过滤技术研究进展[J].环境工程,2010(S1):39-42.

[3] 潘涌璋，吕雯岚.沸石滤料处理游泳池循环水效果评价[J].中国公共卫生，2006，22(9)：1143-1144.

[4] 李德生，于连群，戴 鸣，等.生物陶粒在水处理中的应用[J].中国资源综合利用，2007，11(25)：15-17.

[5] 夏丽华，董秉直，高乃云.改性沸石去除氨氮和有机物的研究[J].同济大学学报:自然科学版，2005,33(1):78-82.

[6] 杨胜武，顾军农，张春雷.生物陶粒—硅藻土联合工艺脱氮除磷[J].环境科学导刊，2008，27(1):62-64.

[7] 袁 鹰,沈毅文.白酒降度用水的有效预处理探讨[J].中国酿造,2006(4):57-59.

[8] 温彦平.硅藻土对饮用水中微量卤代烃吸附性能的研究[J].太原理工大学学报，2002，33(5)：547-550.

[9] 严子春，王晓丽.沸石强化过滤的效果及其对水质的影响[J].重庆大学学报：自然科学版,2002,25(2):130-133.

[10] 宋学峰，付红丽，许成君，等.生物陶粒过滤工艺处理微污染原水研究[J].中国给水排水，2008，24(23)：92-94.

[11] 邓 洁，陈 刚.谈硅藻土过滤器在游泳池水处理中的应用[J].给水排水，2011，37(6)：78-81．

[12] 中华人民共和国住房和城乡建设部.CJJ122—2008游泳池给水排水工程技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，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，湖北红安人，硕士，副教授，研究方向为给水处理与水污染防治技术.