游泳池水处理新型滤料-玻璃珠滤料
作者：黄春波1 刘春生2
1. 概述
水处理行业人士都知道，传统的石英砂滤料一直在消耗地球上有限的海砂和石英矿，如台湾海峡的优质石英砂已开采殆尽，福建沿岸的石英砂资源也逐年渐少。一种可代替石英砂的滤料，既经济又环保的新型滤料---玻璃珠滤料便应运而生。玻璃珠滤料是一种最新型、环保节能、性能卓越的过滤介质，早在20年前国外就开始有对玻璃滤料过滤器的研究，水处理领域的过滤拓展研究证明玻璃滤料可以代替传统石英砂滤料，直接用于城市污水的三级处理和工业废水处理，效果良好，目前已将玻璃滤料延伸用于游泳池和温泉热水浴池水处理中，在很多方面都显示出玻璃珠滤料的优越性。
2. 游泳池水处理常用的滤料
游泳池池水的过滤目的是降低池水的浑浊度、提高池水的透明度、截留池水中的悬浮颗粒和胶状污染物，保证游泳者的卫生和健康。在传统的游泳池池水过滤方式中，最常用的滤料是石英砂和硅藻土。
2.1 石英砂过滤
矿物石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，经破碎，筛选，水洗，烘干，二次筛选而成。色白、杂质小、多棱角、近球状、机械强度高、截污能力强、化学性能稳定，广泛用于水处理的滤料。
天然海砂滤料，颗粒圆润，强度高，不易破损，无粉末，是优质的石英砂过滤滤料，海砂表面光滑，颗粒饱满、无棱角、含硅量高、密度大、机械强度大、截污能力强、易于反冲洗，使用周期长、化学性能稳定性好，是理想的水处理过滤材料，广泛应用于生活用水、工业用水、游泳池水处理和各种废水的水处理。
石英砂过滤被公认为有效的游泳池水处理过滤方式，过滤效果可靠；石英砂过滤器运行稳定，操作方便，使用寿命较长；维护费用较低，滤床的更换比较方便；过滤速度属于中速过滤（20-30m/h），过滤精度可满足游泳池水质要求，游泳负荷较大运行也较稳定。
石英砂过滤滤速低，过滤流量小，所用的设备体积大，机房面积加大；过滤精度较玻璃滤料和硅藻土较差。
2.2 硅藻土过滤
硅藻土天然具有多孔的特性，能够自然有效的拦截和吸附功能，不仅能清理池水中的悬浮物，而且还能一定程度的去除水中的有机物、孢子虫和细菌等。在以前硅藻土常应用在饮料、酿酒、医药等水处理中，近年来硅藻土也开始广泛应用在游泳池水处理中，世界卫生组织WHO把游泳池的硅藻土过超滤定义为过滤（UFF）方式。它的效果比石英砂效果好，但是硅藻土的价格成本比较高。
硅藻土过滤器过滤面积大、过滤精度高，水质清澈透明，水处理过程中投药量少，设备所需的机房面积和空间小，节省电能。
硅藻土过滤器的造价较高，特别是板式硅藻土过滤器；游泳负荷较大时过滤速度更慢，会使涂膜堵塞和钙化，稳定性不够；硅藻土滤料使用时间短；硅藻土作为一种矿产资源会出现资源短缺问题，大量使用必然会导致成本增加；设备维护费用相对比较高；反冲洗废弃的硅藻土造成了环境污染.。
3. 游泳池水处理的新滤料 - 玻璃珠滤料
3.1 玻璃珠滤料的特性
玻璃珠滤料是以100%的玻璃原料人工制造的均质的玻璃珠作为过滤介质，它是最新一代的滤料，水流通过时均质玻璃珠的拦截作用和它产生静电的吸附作用，能够过滤后形成优质清澈的水质，还能够大大节约反冲洗的用水量，其光滑的表面有效阻止了污染物和细菌的粘附，减少了生物污垢，生物膜不易负载表面，延长了有效过滤时间，过滤效果优越。玻璃珠滤料的人造粒径为0.6-0.8mm，过滤精度可达3μm。
在TUV的实验报告和澳大利亚饮用水标准Australian Drinking Water Guidelines中都有描述。
3.2 玻璃珠滤料的参数：
传统滤料石英砂的比重是2.65 g/cm3，玻璃滤料的比重是2.40 g/cm3，过滤器内充装的再生玻璃颗粒滤料比石英砂滤料大约少20%，减少使用和运行重量和费用。但是从容积密度来进行比较，可以看出玻璃珠比石英砂和碎玻璃有更高的容积密度，也就是说，它的颗粒间隙小，再加上均匀系数较好，过滤精度就会提高。
3.2.1 容积密度
下面的表格可看出玻璃珠比碎玻璃和石英砂有更高的容积密度。
介质 容积密度 g/cm3
玻璃珠 1.61
石英砂 1.47
碎玻璃 1.33
3.2.2 玻璃珠规格
过滤介质 玻璃珠
有效粒径 (mm) 0.61
均匀系数 1.21
容积密度 1.61
摩氏硬度 7.0
3.2.3 玻璃珠化学成分
二氧化硅 (SiO2) 70.00 - 75.00%
氧化钠 (Na2O) 12.00 - 15.00%
氧化钙 (CaO) 7.00 - 12.00%
氧化镁 (MgO) 大约 5.00%
氧化铝 (AL2O3) 大约 2.50%
氧化钾 (K2O) 大约 1.50%
3.3. 玻璃珠滤料的特点
玻璃珠滤料因其具有的卓越的纯度，可靠而安全的操作性能，深层过滤实现的极其清亮的池水透明度，极大节约了用水，使用寿命长，经济环保高效等优点而广受业内人士欢迎。自从玻璃珠滤料投入市场以来，深受国内外各界客户的喜爱和大力追捧。玻璃珠滤料具有以下传统滤料所无法比拟的优越性。
3.3.1节约用水，提高反冲洗效率
玻璃珠的节水能力由于它们圆而光滑的形状，有着极低的摩擦系数。每次反冲洗后，玻璃珠上截住的污染物都能够被有效地冲洗掉。在反复试验中，结果显示，采用再生玻璃滤料的过滤器反冲洗时能节省20%以上的水量，反映出采用再生玻璃滤料能在过滤器的建造上和运行使用上都很有优势。以运水高S600的过滤器为例，一次成功的反冲洗，玻璃珠仅需要215升水，而石英砂需要280升水。最重要的是，水的用量减少了，在游泳池的经营上，除了游泳池体内的水量外，消毒、pH调节、碱度调节、硬度调节、加热和过滤都会增加游泳池水的用量。
3.3.2减少滤料用量，降低成本费用
通过减少反冲洗水量减少了过滤用水成本，也能减少废水的处理费用。同时化学处理反冲洗用水和加热的费用都可以减少。用于过滤的滤料，由于比重不同（传统石英砂 2.65g/cm3，玻璃珠滤料 2.40g/cm3），密度小，比重轻，过滤器内充装的玻璃珠滤料比石英砂滤料更少，从而运输、处理和处置的费用都按照比例减少。总体上说，采用玻璃珠滤料的过滤器，这些费用约减少20%。
3.3.3更长的使用寿命
由于玻璃颗粒表面光滑，有效阻止污染物和细菌的粘附，减少生物污垢，延长有效过滤时间。 与传统石英砂相比，在渗流中再生玻璃对污染物的去除率高，过滤过程中不易被阻塞，降低反冲洗要求，并可缩短过滤循环系统使用时间，减少能耗，维持较长的有效工作期，延长设备使用寿命（石英砂：3年；玻璃滤料：9年）。
3.3.4环保绿色节能减排
玻璃是一种可回收使用的材料，国外在玻璃回收利用方面做的较好的是英国，在节能玻璃回收率达83%左右情况下，每回收1千克玻璃节省下来的能量最大达到了4MJ。随着材料回收率的日益增长，回收玻璃使用降低了环境负荷。就目前玻璃回收水平，计算出回收再生玻璃使CO2排放量降低了186000吨。玻璃是一种非结晶体，内部没有结晶结构，玻璃介质中无结晶二氧化硅，起到环境保护作用。再生玻璃滤料的利用具有一定的经济和环境效益，回收再生玻璃制作滤料，降低了CO2排放量和减少了使用能源，符合我国当前节能减排要求。
3.3.5卓越的纯度
玻璃珠滤料是100%纯玻璃制造的，并且不会起任何化学反应，可达到卓越的纯度，提供比传统石英砂过滤介质更精细的过滤。玻璃珠滤料在出厂前滤去了可能带有的污染物，其卓越的纯度极大地降低了最初反冲洗的需求。在试运行过滤器之前，玻璃珠过滤介质可以被迅速启用。
3.3.6精细的深层过滤
传统的象石英砂，碎玻璃等滤料通常结构不规则，颗粒尺寸变化大，导致滤床间隙大，有气孔，会有多孔渗水，不能有效拦截细微颗粒污染物。 玻璃珠是人工制成特殊的圆形滤料，粒径极小（介于0.6-0.8毫米之间）且均匀，颗粒间隙小，具有极低的摩擦系数和极高的容积密度，能形成一个密集而均匀的过滤器滤床，污垢被驱使通过滤床，在过滤介质的微粒之间极微小的空间被拦截住，可过滤掉3微米以下的粒子。1微米相当于一米的百万分之一，渗透性极好。玻璃珠过滤是以深层过滤为基础的操作，其他类型的滤料无法达到如此精细的过滤效果。
3.3.7极大提高了水处理效力
在定期反冲洗过程中，污垢易于被分离冲走，保证过滤作用。与石英砂滤料相比，提高了处理效率，出水水质更好，比传统石英砂滤料的平均循环流量有所增加，根据国外运行试验证明，玻璃滤料表面带有弱负电荷，使用了玻璃滤料可去除中小颗粒有机物和带有正电荷的离子，如铁和铝，对水中的隐孢子虫和贾第孢子虫有一定去除能力，提高总处理效果，改善水的澄清度。混浊度可降低25%。玻璃珠滤料能够过滤掉更细小的浑浊杂质，比其他滤料更具应用优势。
3.3.8 产品安全，使用可靠
玻璃珠颗粒内部是均匀的，无小颗粒杂质。在系统过滤和反冲洗周期过程中，玻璃珠有很好的抗损坏和抗破碎的能力。玻璃珠滤料相比较其他滤料例如碎玻璃滤料，操作和维护都是很安全的。其形状为规则的球形，没有锋利的边缘，使它们的使用非常安全可靠。即使过滤器的集水器坏了，玻璃珠流进了泳池，也不会对游泳者造成任何受伤的风险。
4 结论
在颗粒滤料过滤的系统中，传统石英砂滤料，由于结构不规则，颗粒尺寸变化大，导致滤床间隙大，有气孔，拦截细微颗粒污染物的有效性不够。而新型玻璃珠滤料由100%纯玻璃制造，其形状为规则的球形，粒径极小且均匀，颗粒间隙小，具有极低的摩擦系数和极高的容积密度，且不会起任何化学反应，能有效拦截污染物和微小颗粒，过滤精度较高。由于它的比重、硬度和均匀的粒度等较好的物理特性，比石英沙需求的过滤器反冲洗用水少20%，大量的节约了时间、用水量和费用。
玻璃珠滤料用于游泳池水处理不仅使效果改善，从成本效益角度来讲，玻璃珠滤料的寿命优于其它介质滤料。玻璃珠滤料也特别适用于温泉水和热水池水处理过滤器使用，而硅藻土过滤在温泉水和热水池中避免使用。
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