珍珠岩作为过滤中石英砂代用材料的评价

Assessing Porlite as a sand substitute in Filtration

　　提要：石英砂通常用作水处理滤床滤料以去除悬浮固体。而在土耳其这个国家适用于过滤的砂源有限且昂贵，因此这一地区的给水企业就须寻找一种可替代砂的滤床滤料。在土耳其爱琴海沿岸富含珍珠岩，本文对珍珠岩的筛分析、孔隙率、颗料密度、20%HCL配性试验的溶解度以及费用与砂滤料作了比较与介绍。

　　十九世纪初，过滤方法就被用来去除水中颗粒。在给水与废水处理中使用颗粒滤料过滤也是目前最常用的过滤方法。由于石英砂成本低，且易于加工，因此也就成为使用最广的滤料。其它可作为滤床中滤料的还有无烟煤、一般煤、磁铁矿、石榴石以及椰壳。
　　在某些地区能适用作滤料的砂数量有限，例如土耳其，而前面提到的其它滤料价格又贵，不适宜因此有限的砂资源，普通代用品适用性有限且费用较高，再加之新建给水废水处理厂过滤设备数量迅速增多，这几方面因素推动了土耳其对石英砂用品的研究与探索。
　　沿爱琴海岸，土耳其拥有70%的世界闻名的珍珠岩资源。因为砂的造价是珍珠岩的2.5倍（1988年底砂价52.70美元/吨,珍珠岩为21.20美元/吨）,因此，有关人士对珍珠岩是否适合作为去除颗粒的过滤材料，对其过滤性能作了研究分析。

　　珍珠岩和砂的过滤性能比较

　　珍珠岩是一种富含二氧化硅的火山岩，火山爆发后形成。这些由流纹状玻璃体组成的珍珠岩含有大量的球型龟裂，可粉碎成珍珠或卵石状体，一般直径小于1厘米。土耳其珍珠岩的化学成份和某些物理性质示于表1和表2。

　　膨胀珍珠岩还广泛地应用于建筑工业和农业，同时还用作食品加工、饮料、医药以及化学工业中的助滤剂。对工业污泥去除则使用击碎的非膨胀型天然形式的珍珠岩。在首都安卡拉市Idodik水处理厂(564,000m³/d)曾对珍珠岩的过滤性能与快滤池使用的podima砂滤料作了比较。
　　通过筛选粉碎后的碎珍珠岩和砂作筛分分析，测定了二种物质颗粒密度，在20%浓度盐酸下的重量损失以及每种滤料的孔隙率，表3示出该试验结果。

　　对试验结果的评价

　　珍珠岩的均匀系数(UC)为1.65，而砂的UC值为2.25这个数值相当高，可能会使滤层组合不合理。这两种滤料的有效粒径均在快滤所适用的范围内。珍珠岩的水力粒径（译注：认为是stoke’s粒径）为1.21mm，砂为1.10mm。在滤池运行中,较大的水力粒径可使达到限定水头损失之前的有效时间增大,这样在两次反冲洗之间的运行周期就会更长,因而增大处理能力。
　　使用珍珠岩还可以控制某些过滤性能，例如可通过调整粉碎和筛选的加工要求后将细粉冲洗来控制有效粒径和均匀系数。这点如果用砂子做起来就困难，因砂子一般是以天然形状来使用的砂量更加有限。
　　砂的颗粒密度经计算为2.62g/cm³，而珍珠岩为2.27 g/cm³，滤床滤料的比重越低,要求的反冲强度也就越低。
　　当珍珠岩或砂铺在滤床时，孔隙率分别为45%和39%。假如主要过滤机理是沉淀，那么珍珠岩的较高的孔隙率可提供更好的过滤效果。
　　在20%浓度盐酸下珍珠岩的溶解度均少于砂的4倍，这样几乎可在不损失滤料的情况下过滤二氧化碳含量高或酸性水。在30分钟磨损试验后，二种滤料的磨损值分别为珍珠岩14.5%,砂8.9%.二者都在6~20%磨损值的最佳值域内。因为砂密度较大，所以砂下落速度比珍珠岩稍快一些，但这一差别对试验滤池反冲洗后的珍珠岩滤料的复位不会产生影响。

　　结论

　　根据珍珠岩的物理性能，比较砂更适合作滤料。然而珍珠岩对饮用水、废水的净化能力以及它的特定沉淀性能还需在实际运行条件下做调查后方可实施使用。
　　为了做进一步研究，两种过滤装置都装在中东技术大学水资源工程实验室进行实验。最后的结果表明珍珠岩是净化水的合适材料，可以代替砂滤料。

杨福才　　何玲　　合译
译自ＡＷＷＡ．1991年第6期