游泳池石英砂過(guò)濾設(shè)備

文｜劉春生

游泳池的石英砂過(guò)濾是最自然、最環(huán)保和最經(jīng)濟(jì)的過(guò)濾方式，人們?cè)谡莆者@種過(guò)濾方式的同時(shí)，也在改進(jìn)這種過(guò)濾技術(shù)，在過(guò)濾器結(jié)構(gòu)方式、濾料、濾速、運(yùn)行操作等等各方面，都取得了很多的成果，本文擬對(duì)游泳池石英砂過(guò)濾設(shè)備相關(guān)技術(shù)做些探討。

大約5000年之前，埃及人使用石英砂過(guò)濾油料、飲水和葡萄酒。從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始，人們使用石英砂做游泳池的循環(huán)過(guò)濾的濾料，先是從模仿自然界的重力過(guò)濾方式開(kāi)始，發(fā)展到了提高效率的壓力過(guò)濾，過(guò)濾速度從低到高，經(jīng)過(guò)了低速、中速、快速到高速過(guò)濾。

過(guò)濾速度

石英砂過(guò)濾器的過(guò)濾速度至關(guān)重要，它直接影響到對(duì)游泳池污染物的攔截和分層的過(guò)濾效果，也影響到水處理的效率。綜合我國(guó)有關(guān)的技術(shù)資料，過(guò)濾速度可分為低速過(guò)濾、中速過(guò)濾和高速過(guò)濾：低速過(guò)濾速度為7-10m/h，一般是重力過(guò)濾時(shí)的速度；中速過(guò)濾速度為11-30 m/h，此為大中游泳池石英砂過(guò)濾的速度；高速過(guò)濾速度為31-50m/h，適用于游泳負(fù)荷小的小型游泳池和家庭、私人游泳池。

而在國(guó)外的石英砂過(guò)濾設(shè)備系列中，在AstralPool、Waterco的石英砂過(guò)濾器的資料里，它們的最大濾速一般約為36-50m/h。在NSF標(biāo)準(zhǔn)中，石英砂過(guò)濾器的濾速是 5 - 20 GPM/ft2（約15到58m/h），這些數(shù)據(jù)也可以在Hayward、Pentair的資料中查到。

國(guó)內(nèi)也有人做過(guò)游泳池壓力過(guò)濾器過(guò)濾速度的研究，其結(jié)論是：“（1）泳池壓力過(guò)濾器現(xiàn)規(guī)范下的過(guò)濾速度成數(shù)倍提高，并不會(huì)對(duì)過(guò)濾水質(zhì)或效率造成影響。這說(shuō)明壓力過(guò)濾器設(shè)計(jì)過(guò)濾速度的提高有極大的潛力，可大大縮小所需過(guò)濾器的尺寸與占地面積，也驗(yàn)證了目前國(guó)內(nèi)定型高速過(guò)濾器運(yùn)行效果良好的可靠性。(2)在濾速提高的同時(shí)，必須兼顧過(guò)濾器的容積、過(guò)濾面積、濾料厚度和配水方式，避免頻繁反沖洗造成的水浪費(fèi)和在較大沖擊速度下使濾料翻滾造成的穿透?！?/p>

以上所述，不同國(guó)家、不同標(biāo)準(zhǔn)所選用的過(guò)濾速度相差較大，在同樣的濾層厚度的條件下，過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)方式對(duì)石英砂過(guò)濾器的過(guò)濾速度和過(guò)濾效果具有較大的影響。

石英砂過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)方式

石英砂過(guò)濾器的操作和運(yùn)行是通過(guò)切換多項(xiàng)閥或閥門(mén)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，多項(xiàng)閥的安裝位置有頂置式和側(cè)置式。國(guó)外多用側(cè)置式，而國(guó)內(nèi)多為頂置式，國(guó)內(nèi)業(yè)內(nèi)人士多把這種過(guò)濾器的不同結(jié)構(gòu)方式看成是習(xí)慣問(wèn)題，其實(shí)不然，側(cè)置式和頂置式的給水方式的不同，直接影響到砂缸內(nèi)部的布水問(wèn)題和濾速是否均勻，從而影響過(guò)濾效果。

圖1 側(cè)置式石英砂過(guò)濾器

游泳池的污染物主要有比重大的顆粒污染物和比重小的人體分泌物（如油脂、汗液、化妝品等）和皮屑等，石英砂過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理是顆粒污染物的攔截和有機(jī)污染物的分層，即顆粒污染物被攔截在濾床表層附近，有機(jī)污染物漂浮在砂缸凈空的上層，這些被攔截和漂浮著的污染物在反沖洗時(shí)皆能有效地去除。根據(jù)一些資料和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)過(guò)濾器里的水流速度不大于60 m/h時(shí)，從砂缸布水口進(jìn)入砂缸的水流在凈空里和通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)時(shí)的水流多是層流狀態(tài)，當(dāng)水流速度大于60 m/h時(shí)，水流狀態(tài)多為紊流。

在側(cè)置式石英砂過(guò)濾器里，如圖1，水流是在布水器向上噴出后灑落而下的，在整個(gè)濾床上的水流比較均勻，此時(shí)的平均濾速就是整個(gè)濾床上的過(guò)濾速度，這種結(jié)構(gòu)方式可以選擇接近過(guò)濾器的過(guò)濾速度作為參數(shù)。

在頂置式石英砂過(guò)濾器里，如圖2，水流是在布水器向下沖出的，在對(duì)準(zhǔn)布水點(diǎn)附近的沙床上的流速很大，而遠(yuǎn)離布水點(diǎn)的沙床上的濾速就很小，整個(gè)濾床上的水流很不均勻。如果象側(cè)置式石英砂過(guò)濾器一樣選擇濾速，整個(gè)濾床上的過(guò)濾速度的大小差異較大，濾速大的地方會(huì)形成水流通道，把漂浮物和攔截物都給沖進(jìn)循環(huán)系統(tǒng)里。

應(yīng)用池水進(jìn)行反沖洗時(shí)，應(yīng)在清晨水質(zhì)較好時(shí)進(jìn)行，不得在每日停止使用后進(jìn)行，因?yàn)橛煤休^多雜質(zhì)的池水反沖洗時(shí)，會(huì)在集水臂附近的砂層處攔截和積存污垢，這些污垢易于與石英砂一起粘合結(jié)塊而影響過(guò)濾效果

結(jié)論是：側(cè)置式石英砂過(guò)濾器可選較高的過(guò)濾速度，而頂置式石英砂過(guò)濾器不能選用高的過(guò)濾速度；在同樣的系統(tǒng)里，側(cè)置式石英砂過(guò)濾器的過(guò)濾效果較好，而頂置式石英砂過(guò)濾器過(guò)濾效果較差。

石英砂過(guò)濾器中的濾料和濾料的性能

游泳池過(guò)濾介質(zhì)包括：

永久性介質(zhì)：石英砂和玻璃濾料，可常期使用或酸洗后可常期使用；長(zhǎng)期性介質(zhì)：聚脂纖維過(guò)濾芯、活性炭、浮石；短期性介質(zhì)：硅藻土。

圖2 頂置式石英砂過(guò)濾器

其中石英砂、玻璃濾料、活性炭、浮石、硅藻土都可以用于石英砂過(guò)濾器中作為濾料。石英砂、玻璃濾料、活性炭、浮石可以作為單一濾料（以1-2mm的礫石作為承托層）；而硅藻土只能在石英砂的濾床上面掛膜，作為助濾劑；細(xì)顆粒的活性炭、沸石也可以像硅藻土一樣，在石英砂的濾床在上面掛膜，作為助濾劑進(jìn)行精細(xì)過(guò)濾，作為特殊水質(zhì)時(shí)的物理處理方式。

石英砂

天然優(yōu)質(zhì)石英砂，顆粒飽滿(mǎn)、含硅量高、密度大，具有機(jī)械強(qiáng)度高、截污能力強(qiáng)，易于反沖洗和使用周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，理化指標(biāo)均符合CJ/T43-1999 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。其性能指標(biāo)為：SiO2＞97.83%；相對(duì)密度2.65；破碎率0.08%；磨損率0.05%；鹽酸可溶率0.12%

玻璃濾料

以廢玻璃為原料加工出的新型的玻璃濾料，具有棱角分明、均質(zhì)球狀、破碎率小的優(yōu)勢(shì)。水流通過(guò)時(shí)，由于它表面帶負(fù)電荷，可以吸附微小顆粒、有機(jī)分子、生物菌類(lèi)和鐵錳等陽(yáng)離子，還由于它的表面不易被油脂、生物膜等粘著，在反沖洗時(shí)能夠容易地除掉攔截和吸附的污染物，反沖洗強(qiáng)度可降低50%。

在同種規(guī)格的過(guò)濾器使用中，此種過(guò)濾介質(zhì)比傳統(tǒng)的石英砂可以節(jié)省高達(dá)20%；使用過(guò)程中耗能量更低，可以降低水泵的運(yùn)行成本；可以改善過(guò)濾器的壓力和流量的性能；在反沖洗過(guò)程，與石英砂相比可以節(jié)省75%的水，與沸石相比，可以節(jié)省50%。濾速可以采用高速過(guò)濾，從而降低了過(guò)濾器的成本。

此外，它使用的碎玻璃不含游離的二氧化硅，因此降低了潛在的硅粉塵帶來(lái)呼吸疾病的可能性。此種玻璃介質(zhì)顆粒光滑，無(wú)定形的結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)，不會(huì)有裂痕也不會(huì)在開(kāi)裂的地方隱藏細(xì)菌。

沸石（Zeolite）

沸石是由火山爆發(fā)而產(chǎn)生的結(jié)晶體，它是一種硅酸鹽礦物質(zhì)，具有孔隙發(fā)達(dá)，吸咐性強(qiáng)，可作為無(wú)機(jī)物離子交換劑，對(duì)NH4-N(氨氮)有良好的去除作用。在水中還可與其它Ca 、mg 、Cs 、k 、Na 等均衡量重金屬陽(yáng)離子進(jìn)行交換以降低水的總硬度，另外它還具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，表面積大，內(nèi)部靜電強(qiáng)，作為游泳池的濾料時(shí)能使水質(zhì)能達(dá)到較高的水質(zhì)要求。

活性炭

活性炭是一種很細(xì)小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細(xì)小的孔——毛細(xì)管。這種毛細(xì)管具有很強(qiáng)的吸附能力，具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特性，其作用主要是去除大分子有機(jī)物、鐵氧化物、殘余臭氧、異味和除色。

選用游泳池過(guò)濾介質(zhì)考慮的因素

強(qiáng)度：具有能夠抵開(kāi)裂、斷裂和破碎的能力。

硬度（非彈性）：硬度是濾料抗拒永久形變的特性。硬度高、非彈性、應(yīng)力張緊處理后的濾料過(guò)濾效果佳，軟質(zhì)和松弛的物料在水流通過(guò)時(shí)水流的通道被擴(kuò)張，過(guò)濾效果就差。

反沖洗膨脹率：正常過(guò)濾時(shí)的濾料，由于水壓的作用變成緊實(shí)狀態(tài)，反沖洗時(shí)由于水流反向流動(dòng)而被膨松。在選用過(guò)濾器時(shí)，濾料的填充高度要合理，要充分考慮反沖洗膨脹率。反沖洗膨脹會(huì)對(duì)過(guò)濾精度產(chǎn)生不良的影響。反沖洗次數(shù)要合理，不是反沖洗越頻繁越好。

活性炭和沸石作為過(guò)濾濾料時(shí)，不得使用銅銀離子消毒方式。

玻璃濾料是一種新型的游泳池池水過(guò)濾的理想濾料。

石英砂過(guò)濾器的操作運(yùn)行和其它問(wèn)題

1、石英砂過(guò)濾器的負(fù)壓過(guò)濾和重力過(guò)濾

有時(shí)游泳池設(shè)計(jì)在樓房的高層，而機(jī)房卻在較低層，泳池與機(jī)房的高差很大，系統(tǒng)在工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生很大的壓力和啟動(dòng)水錘，此時(shí)如果采用壓力過(guò)濾，對(duì)水泵和砂缸都會(huì)帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn)，最好設(shè)計(jì)成負(fù)壓過(guò)濾或重力過(guò)濾系統(tǒng)。

2、石英砂過(guò)濾器的反沖洗操作

應(yīng)用池水進(jìn)行反沖洗時(shí)，應(yīng)在清晨水質(zhì)較好時(shí)進(jìn)行，不得在每日停止使用后進(jìn)行，因?yàn)橛煤休^多雜質(zhì)的池水反沖洗時(shí)，會(huì)在集水臂附近的砂層處攔截和積存污垢，這些污垢易于與石英砂一起粘合結(jié)塊而影響過(guò)濾效果。同理，絕對(duì)不得在多項(xiàng)閥反沖洗位置時(shí)進(jìn)行吸污。

有條件的地方可采用水汽和飲用水反沖洗，就可解決集水臂附近的砂層結(jié)塊的問(wèn)題。

3、石英砂過(guò)濾器的NSF其它標(biāo)準(zhǔn)

除去以上探討NSF標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)濾速度問(wèn)題外，NSF標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定，石英砂壓力過(guò)濾器要配置壓力表、放氣閥、反沖洗視窗或視鏡。壓力過(guò)濾器的靜壓測(cè)試是最大工作壓力的1.5倍保壓5分鐘，設(shè)計(jì)爆缸壓力為最大工作壓力的4倍。過(guò)濾器性能的測(cè)試主要是濁度降低的指標(biāo)，進(jìn)水濁度為45±10NTU時(shí)，過(guò)濾后必須降低70%的濁度。

4、石英砂過(guò)濾器的其它問(wèn)題

在水質(zhì)平衡時(shí)，當(dāng)藍(lán)氏飽和系數(shù)-0.3≤SI≤0.3時(shí)，石英砂過(guò)濾器及其濾料處于既不結(jié)垢又不腐蝕狀態(tài)。水質(zhì)不平衡時(shí)的狀態(tài)要及時(shí)避免，當(dāng)SI大于0.3時(shí)是過(guò)飽和狀態(tài)，即結(jié)垢狀態(tài)，當(dāng)SI小于-0.3時(shí)是欠飽和狀態(tài)，即腐蝕狀態(tài)。當(dāng)結(jié)垢狀態(tài)致使石英砂結(jié)塊時(shí)，可用10%稀釋的鹽酸浸泡結(jié)塊的石英砂24小時(shí)，這樣能夠有效地解決輕度石英砂結(jié)塊問(wèn)題。如果是重度結(jié)塊，就要取出石英砂酸洗或全部更換新的石英砂。

略）