珍珠巖作為過濾中石英砂代用材料的評(píng)價(jià)
十九世紀(jì)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(jià)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(fèi)用較高，再加之新建給水廢水處理廠過濾設(shè)備數(shù)量迅速增多，這幾方面因素推動(dòng)了土耳其對(duì)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?yàn)樯暗脑靸r(jià)是珍珠巖的2.5倍（1988年底砂價(jià)52.70美元/噸,珍珠巖為21.20美元/噸）,因此，有關(guān)人士對(duì)珍珠巖是否適合作為去除顆粒的過濾材料，對(duì)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(xué)成份和某些物理性質(zhì)示于表1和表2。
珍珠巖化學(xué)組成
表一
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珍珠巖物理性質(zhì)
表二
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膨脹珍珠巖還廣泛地應(yīng)用于建筑工業(yè)和農(nóng)業(yè)，同時(shí)還用作食品加工、飲料、醫(yī)藥以及化學(xué)工業(yè)中的助濾劑。對(duì)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(duì)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(cè)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(yàn)結(jié)果。
珍珠巖和砂子的過濾參數(shù)的比較值
表三
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對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)
珍珠巖的均勻系數(shù)(UC)為1.65，而砂的UC值為2.25這個(gè)數(shù)值相當(dāng)高，可能會(huì)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(rèn)為是stoke’s粒徑）為1.21mm，砂為1.10mm。在濾池運(yùn)行中,較大的水力粒徑可使達(dá)到限定水頭損失之前的有效時(shí)間增大,這樣在兩次反沖洗之間的運(yùn)行周期就會(huì)更長(zhǎng),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(xì)粉沖洗來控制有效粒徑和均勻系數(shù)。這點(diǎn)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(jì)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(qiáng)度也就越低。
當(dāng)珍珠巖或砂鋪在濾床時(shí)，孔隙率分別為45%和39%。假如主要過濾機(jī)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(yàn)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?yàn)樯懊芏容^大，所以砂下落速度比珍珠巖稍快一些，但這一差別對(duì)試驗(yàn)濾池反沖洗后的珍珠巖濾料的復(fù)位不會(huì)產(chǎn)生影響。
結(jié)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(duì)飲用水、廢水的凈化能力以及它的特定沉淀性能還需在實(shí)際運(yùn)行條件下做調(diào)查后方可實(shí)施使用。
為了做進(jìn)一步研究，兩種過濾裝置都裝在中東技術(shù)大學(xué)水資源工程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后的結(jié)果表明珍珠巖是凈化水的合適材料，可以代替砂濾料。
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