Assessing Porlite as a sand substitute in Filtration

　　提要：石英砂通常用作水處理濾床濾料以去除懸浮固體。而在土耳其這個國家適用于過濾的砂源有限且昂貴，因此這一地區(qū)的給水企業(yè)就須尋找一種可替代砂的濾床濾料。在土耳其愛琴海沿岸富含珍珠巖，本文對珍珠巖的篩分析、孔隙率、顆料密度、20%HCL配性試驗的溶解度以及費用與砂濾料作了比較與介紹。

　　十九世紀初，過濾方法就被用來去除水中顆粒。在給水與廢水處理中使用顆粒濾料過濾也是目前最常用的過濾方法。由于石英砂成本低，且易于加工，因此也就成為使用最廣的濾料。其它可作為濾床中濾料的還有無煙煤、一般煤、磁鐵礦、石榴石以及椰殼。
　　在某些地區(qū)能適用作濾料的砂數(shù)量有限，例如土耳其，而前面提到的其它濾料價格又貴，不適宜因此有限的砂資源，普通代用品適用性有限且費用較高，再加之新建給水廢水處理廠過濾設備數(shù)量迅速增多，這幾方面因素推動了土耳其對石英砂用品的研究與探索。
　　沿愛琴海岸，土耳其擁有70%的世界聞名的珍珠巖資源。因為砂的造價是珍珠巖的2.5倍（1988年底砂價52.70美元/噸,珍珠巖為21.20美元/噸）,因此，有關人士對珍珠巖是否適合作為去除顆粒的過濾材料，對其過濾性能作了研究分析。

　　珍珠巖和砂的過濾性能比較

　　珍珠巖是一種富含二氧化硅的火山巖，火山爆發(fā)后形成。這些由流紋狀玻璃體組成的珍珠巖含有大量的球型龜裂，可粉碎成珍珠或卵石狀體，一般直徑小于1厘米。土耳其珍珠巖的化學成份和某些物理性質(zhì)示于表1和表2。

　　膨脹珍珠巖還廣泛地應用于建筑工業(yè)和農(nóng)業(yè)，同時還用作食品加工、飲料、醫(yī)藥以及化學工業(yè)中的助濾劑。對工業(yè)污泥去除則使用擊碎的非膨脹型天然形式的珍珠巖。在首都安卡拉市Idodik水處理廠(564,000m³/d)曾對珍珠巖的過濾性能與快濾池使用的podima砂濾料作了比較。
　　通過篩選粉碎后的碎珍珠巖和砂作篩分分析，測定了二種物質(zhì)顆粒密度，在20%濃度鹽酸下的重量損失以及每種濾料的孔隙率，表3示出該試驗結果。

　　對試驗結果的評價

　　珍珠巖的均勻系數(shù)(UC)為1.65，而砂的UC值為2.25這個數(shù)值相當高，可能會使濾層組合不合理。這兩種濾料的有效粒徑均在快濾所適用的范圍內(nèi)。珍珠巖的水力粒徑（譯注：認為是stoke’s粒徑）為1.21mm，砂為1.10mm。在濾池運行中,較大的水力粒徑可使達到限定水頭損失之前的有效時間增大,這樣在兩次反沖洗之間的運行周期就會更長,因而增大處理能力。
　　使用珍珠巖還可以控制某些過濾性能，例如可通過調(diào)整粉碎和篩選的加工要求后將細粉沖洗來控制有效粒徑和均勻系數(shù)。這點如果用砂子做起來就困難，因砂子一般是以天然形狀來使用的砂量更加有限。
　　砂的顆粒密度經(jīng)計算為2.62g/cm³，而珍珠巖為2.27 g/cm³，濾床濾料的比重越低,要求的反沖強度也就越低。
　　當珍珠巖或砂鋪在濾床時，孔隙率分別為45%和39%。假如主要過濾機理是沉淀，那么珍珠巖的較高的孔隙率可提供更好的過濾效果。
　　在20%濃度鹽酸下珍珠巖的溶解度均少于砂的4倍，這樣幾乎可在不損失濾料的情況下過濾二氧化碳含量高或酸性水。在30分鐘磨損試驗后，二種濾料的磨損值分別為珍珠巖14.5%,砂8.9%.二者都在6~20%磨損值的最佳值域內(nèi)。因為砂密度較大，所以砂下落速度比珍珠巖稍快一些，但這一差別對試驗濾池反沖洗后的珍珠巖濾料的復位不會產(chǎn)生影響。

　　結論

　　根據(jù)珍珠巖的物理性能，比較砂更適合作濾料。然而珍珠巖對飲用水、廢水的凈化能力以及它的特定沉淀性能還需在實際運行條件下做調(diào)查后方可實施使用。
　　為了做進一步研究，兩種過濾裝置都裝在中東技術大學水資源工程實驗室進行實驗。最后的結果表明珍珠巖是凈化水的合適材料，可以代替砂濾料。

楊福才　　何玲　　合譯
譯自ＡＷＷＡ．1991年第6期