關鍵詞：游泳池 濁度 石英砂過濾器 硅藻土過濾器 水處理
1·游泳池池水處理系統發展的趨勢游泳場館的主體是水,池水與人體緊密接觸,水質好壞既是游泳場館品質的核心,同時也與游泳者使用和身體健康密切相關。池水執行的水質標準是確定游泳場館池水凈化處理系統的基礎。世界各國和FINA、WHO等組織,均制定有相應的游泳池水質標準。 濁度是反映水物理性狀的一項指標,是衡量水質良好程度的重要指標之一。國際上主要國家、地區和組織的游泳池水質標準中濁度相關規定見表1。
從表1可看出,我國及周邊的亞洲國家和地區的游泳池水質標準中的濁度要求,普遍低于歐美發達國家的標準,而且沒有達到世界衛生組織“游泳池水環境指導準則”指出的游泳池池水濁度宜在0.5 NTU的要求。 我國《游泳場所衛生標準》(GB 9667—1996)中規定池水濁度≤5 NTU,現行《游泳池水質標準》(CJ 244—2007)中規定池水濁度≤1 NTU,較96標準有大幅度提高?！豆矆鏊l生標準》報批稿中,已將96版《游泳場所衛生標準》中游泳池水濁度的5 NTU標準大幅度提高到1 NTU,并指出,該標準將每5年修訂一次,其中濁度的要求將逐步達到世界衛生組織建議的0.5 NTU要求。這說明我國衛生主管部門充分認識到濁度的重要性,游泳池的水質標準正快速向國際標準靠攏,標準中的濁度限值趨向降低。
水中的膠體物質是形成濁度的主要因素。原水中膠體物質可以長期處于穩定狀態,很難靠重力自然沉降而得到去除。在游泳池水處理系統中,受CT值(游泳池水處理中CT≥1.6,C為消毒劑濃度,mg/L;T為接觸時間,min)的制約,膠體物不能被消毒劑氧化,只能通過過濾去除。因此,游泳池池水處理系統中使用過濾精度更高的過濾器,是取得更低池水濁度的有效措施。 2·石英砂過濾器與硅藻土過濾器技術比較 運用在游泳池水處理中的過濾器,主要有石英砂過濾器、硅藻土過濾器和重力式、紙芯式等其他形式的過濾器。各種類型過濾器均有一定的適用場所,我國目前多數公共游泳場所的池水處理工藝中,采用的過濾設備以中速[過濾強度約25 m3/(h·m2)]單介質均質石英砂過濾器和硅藻土過濾器為主。
2.1石英砂過濾器 石英砂過濾器按介質可分為單介質、多介質過濾器;按石英砂粒徑可分為均質濾料、級配濾料過濾器;按濾速可分為低速(濾速≤10 m/h)、中速(11 m/h≤濾速≤30 m/h)、高速(30 m/h<濾速<50 m/h)過濾器。低速石英砂過濾器雖然過濾效果好,但經濟性能差;高速石英砂過濾器,濾層薄,石英砂粒徑大,反沖周期短,維護管理要求高,濾層較容易被穿透。多介質過濾器在國內采用較少。民用的公共游泳池水處理中使用較多的是濾速在25 m/h左右的中速單介質均質石英砂過濾器,此類過濾器過濾精度約10μm,配合混凝劑,可達7μm左右。當濾層水頭損失達到允許值或者出水濁度不能滿足要求時,使用水或氣水的組合對濾層進行反沖洗。一般均質石英砂過濾器的反沖洗水強度為12~15 L/(s·m2),反沖洗時間為7~10 min。石英砂過濾器的反沖洗過程需水量較大,反沖洗用水是游泳池運營過程中主要的水耗。同時,由于反沖洗時濾料有磨損,5~7年需要更換石英砂一次,而這項工作比較繁瑣和復雜。 2.2硅藻土過濾器 硅藻土(diatomite)是由古代單細胞低等植物硅藻的遺體堆積,經過初步成巖作用而形成的一種具有多孔性的生物硅質巖。硅藻土具有很大的比表面積(3. 1~60 m2/g) ,顯微鏡下可觀察到硅藻的壁殼上有多級、大量、有序排列的獨特微孔結構,孔隙度達90~92,這種微孔結構是硅藻土具有特殊理化性質的原因。
硅藻土的主要成分是無定性的SiO2,并含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO和有機質等,經提純處理的硅藻原土細膩、潤滑,具有整體一致均勻的微粒和比較干凈的表面,顆粒粒徑0.001~0.5 mm,其SiO2含量大于90。成品硅藻土在干燥的環境中呈粉末狀(見圖1),在液體中無粘性不結塊,保持流體狀。（參考www.rfilter.com）
硅藻土過濾器是利用提純后的硅藻土作為過濾介質,均勻附著在濾元表面而達到截留雜質、污物的過濾器。據資料介紹,硅藻土過濾技術源于二次世界大戰為解決飲水清潔而研制的濾水器,在20世紀50年代,美國及西歐部分國家將其用于啤酒過濾,隨后在酒類、飲料和凈水處理方面得到廣泛應用。20世紀50年代,美國已在游泳池的循環水過濾中大量采用硅藻土過濾技術。雖然我國將硅藻土技術用于游泳池水過濾起步較晚,但在試驗研究方面,同濟大學硅藻土過濾技術課題組于20世紀90年代初,對硅藻土過濾機理、過濾方式、游泳池循環水處理、硅藻土過濾器制造技術和國產硅藻土助濾劑性能等方面進行研究和試驗,為國內推廣這一技術提供了設計依據。
硅藻土過濾器過濾精度與預涂膜硅藻土的厚度有關,同濟大學的試驗結果表明,對游泳池水而言,預涂膜所用硅藻土量以單位過濾面積0.8 kg/m2為宜(WHO規定涂膜厚度為0.5~1 kg/m2)。
同濟大學對硅藻土過濾精度試驗結果為:①對細菌、大腸桿菌的濾除率不小于99.5;②對病毒的濾除率不小于85;③對COD及TOC的濾除率在10;④濾后水的濁度接近0.1 NTU,清澈透明。硅藻土過濾器在國內有大量生產,目前主要應用在啤酒、飲料行業,在國外硅藻土過濾設備早已大量運用于游泳池池水處理。自2004年以來,隨著我國水資源的緊缺和人們休閑娛樂時對游泳池水質的要求提高,硅藻土過濾器的處理效果和節水節能的優點逐步得到專業人士的重視和認可,越來越多的公共游泳場所選擇了硅藻土過濾器。 運用于游泳池水處理中的硅藻土過濾器主要有可逆式板式硅藻土和燭式硅藻土過濾器兩種。
可逆式板框形硅藻土過濾器(見圖2)是從日本引進,其濾元是將濾布粘結在板框上,然后把一片一片的濾元拼裝并壓緊組成?？赡媸焦柙逋劣捎跒V布的紡織密度較高,單位過濾面積的硅藻土預涂膜量僅為0.2~0.3 kg/m2。要求濾速為5~12 m/h,否則就有掛不上膜的可能。又由于濾速高,預涂膜較薄,故需每天對其進行反沖,并重新配置硅藻土漿液再進行預涂膜,方能進行下一個過濾周期?？赡媸焦柙逋吝^濾器為雙向過濾,若反沖洗不充分,會有少量硅藻土殘土進入游泳池。
燭式硅藻土過濾器又稱可再生式硅藻土過濾器(見圖3)是從南非引進,它的基本構造為在壓力罐體內設濾元固著板,固著板上連接多個燭狀的濾元,濾布附著在燭狀濾元上起到過濾作用。燭式硅藻土過濾器為單向過濾,一次涂膜后停機時不需要將涂膜的硅藻土排放,再次開機時可再次掛膜繼續使用,不會有反沖洗不凈的硅藻土進入游泳池內現象。 與傳統的砂濾設備相比,硅藻土過濾器具有以下特點:
(1)過濾精度高。石英砂過濾器的過濾精度一般為7~10μm;而硅藻土過濾器能濾除1~2μm及以上的各類雜質,過濾精度更高,濾后水水質澄清透明,濁度<0.1 NTU。
(2)處理過程中的投藥量少。傳統的砂濾設備為了達到過濾精度要求,需投加混凝劑,而硅藻土過濾設備本身過濾精度高,不需要投加混凝劑進行絮凝處理,可減少投藥設備等配套設施,節省了藥物投加量,使得水適宜于人體。此外,硅藻土過濾器由于過濾精度高,可以濾除大部分的病菌及微生物,減少消毒環節藥劑的使用量。
(3)設備所需的機房面積更小。硅藻土因其較大的比表面積和構造,在相同循環水量的前提下,硅藻土過濾設備的自身體積比砂缸小很多,所需機房面積小,減少了基建投資。如處理量為250m3/h,石英砂過濾器占地面積約10 m2,而硅藻土過濾器占地面積僅約4 m2。
(4)用水量少。水資源的管理是游泳池重要的環節之一,而硅藻土設備是目前各類設備中排污量(反沖洗排水量)的設備,低排污量對于節能的意義不僅在水費的節約上,對于恒溫游泳池而言,還包括節約了排污所帶走的熱量損失。 (5)運營費用更低。不需要投加混凝劑,節省了藥物投加量。同時反沖洗周期較石英砂過濾器更長,單次反沖洗水量更小。
3·硅藻土過濾器過濾環節設計要點 一個完整獨立的硅藻土過濾系統由1臺過濾罐體、1個混合罐和1臺循環水泵組成,通過水泵提供的壓力將硅藻土附著在過濾罐內濾元上,起到過濾作用,在停機時,硅藻土自由落到過濾器底部。因此,濾元濾布的好壞是過濾器品質,質量不好的濾布,可能發生濾布破損后跑土進池體的事故。以燭式硅藻土過濾器為例,每個硅藻土過濾系統均有掛膜、過濾、反沖洗三個主要過程。各過程的設計要點和注意事項如下:
(1)掛膜,把硅藻土均勻附著在濾元表面的過程。此過程動力來自系統循環泵。單位過濾面積的硅藻土用量宜為0.5~1.0 kg/m2,掛膜厚度不應小于2 mm,且厚度應均勻一致。掛膜可發生在系統重新開機運行時或反沖洗完畢后補充硅藻土時,因此掛膜過程的硅藻土可以來自過濾器本體內或是本體外的混合罐。為避免掛膜初期一些細小的土進入池體,同時也為使硅藻土能均勻附著在濾元上,不管是重新開機還是補充硅藻土,均需在過濾系統出水前,將出水閥門關閉,從罐體內出水到循環水泵吸水管上,再通過循環水泵送入罐體,完成掛膜后,再打開閥門出水至游泳池。
(2)過濾,就是循環泵將池水提升,經過濾器濾元表面的硅藻土截污后,重新入池的過程。燭式硅藻土過濾強度按3.5~4 m3/(h·m2)設計。
(3)反沖洗,經一段時間的截污,過濾器濾元損失達到一定的限值時,通過壓力將濾料排出,重新更換的過程。燭式硅藻土反沖洗過濾強度按5 m3/(h·m2)設計。硅藻土反沖洗排水的成分比較復雜,由于硅藻土主要成分為SiO2,反沖洗排水中廢棄的硅藻土無粘性不結塊,保持流體狀,不會對環境造成二次污染,但其硅藻土殘余應按反沖洗水量進行核算,以確認是否滿足《污水排入城市下水道水質標準》的規定,否則反沖洗水需進行必要的處理。 燭式硅藻土過濾器的管道連接見圖4。
4·結語 布水系統、回水系統、水處理系統組成一套完整的游泳池水循環處理系統,本文討論的是水處理系統中的過濾環節,此環節著重于過濾器形式和相關參數的選用。游泳池水循環處理系統,是游泳場館品質的核心,設計應根據工程實際經技術經濟比較后合理選用不同的水處理設備。參考文獻1·CJJ 122—2008游泳池給水排水工程技術規程2·楊世興.游泳池給水排水工程技術手冊.北京:中國建筑工業出版社,20103·聶梅生總編.水工業工程設計手冊—水資源及給水處理.北京:中國建筑工業出版社,20014·鄭大華,付文華.國家游泳池水水質問題分析.給水排水,2008,34(4):71~795·CJ 244—2007游泳池水質標準
