珍珠巖作為過濾中石英砂代用材料的評價
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。
在某些地區能適用作濾料的砂數量有限，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示于表1和表2。
珍珠巖化學組成
表一
|
珍珠巖物理性質
表二
|
膨脹珍珠巖還廣泛地應用于建筑工業和農業，同時還用作食品加工、飲料、醫藥以及化學工業中的助濾劑。對工業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。
珍珠巖和砂子的過濾參數的比較值
表三
|
對試驗結果的評價
珍珠巖的均勻系數(UC)為1.65，而砂的UC值為2.25這個數值相當高，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。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。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。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生影響。
結論
根據珍珠巖的物理性能，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。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
