張朝升1；張可方1；宋金璞2；李德強(qiáng)2
(1.廣州大學(xué)＜廣園校區(qū)＞環(huán)境工程系，廣東廣州510405；
2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090) 摘 要：以水廠現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為依據(jù)，分析了影響磁濾器處理效果的因素。結(jié)果表明，磁濾器的處理效果與磁場(chǎng)強(qiáng)度、濾速、沉淀出水的水質(zhì)密切相關(guān)，它對(duì)水中的細(xì)菌和有機(jī)物具有很好的去除效果。與傳統(tǒng)工藝相比，有機(jī)物去除率平均提高34.21%，最高
達(dá)68.8%。
關(guān)鍵詞：大梯度磁濾；飲用水處理；有機(jī)物；過濾周期
中圖分類號(hào)：TU991.2
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
文章編號(hào)：1000-4602(2001)04-0070-03[FQ(3。46，YX，DY-W〗
基金項(xiàng)目：建設(shè)部1999年度科技計(jì)劃項(xiàng)目(建科［1999］210-14) 1 試驗(yàn)流程及方法 P水廠原水取自西江，水質(zhì)常年較穩(wěn)定，夏、秋季最高濁度約100 NTU，其他時(shí)間基本保持在20～30 NTU之間，CODMn約為2 mg/L。
P水廠供水規(guī)模約為36×104m3/d，具體處理工藝流程見圖1(①流程為生產(chǎn)流程，②流程為試驗(yàn)流程，試驗(yàn)水量為1 t/h)。 
試驗(yàn)工藝與水廠現(xiàn)有工藝相似，只是用磁濾器取代普通快濾池。磁濾器安裝在沉淀池末端，在沉淀池清水區(qū)引一條出水管，依靠虹吸作用流入水箱，再經(jīng)水泵提升進(jìn)入磁濾器。 2 試驗(yàn)結(jié)果及分析 在前期的小試研究中，發(fā)現(xiàn)大梯度磁濾器對(duì)水中的濁度、色度、有機(jī)物、細(xì)菌、大腸桿菌、藻類都有很好的去除效果。由于磁場(chǎng)強(qiáng)度是影響處理效果的決定性因素，因此現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度較前期有了較大的提高，變化范圍為0～0.3 T。試驗(yàn)中，主要考察了磁濾器對(duì)有機(jī)物的去除情況，并對(duì)過濾周期進(jìn)行了跟蹤。
磁濾器運(yùn)行1 h后取第一個(gè)水樣，調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度后取第二個(gè)水樣，依此類推，分別對(duì)幾個(gè)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1。 表1 磁場(chǎng)強(qiáng)度、濾速對(duì)處理效果的影| 濾速(m/h) | 磁場(chǎng)強(qiáng)度(T) | 濁度(NTU) | 色度(倍) | CODCr(mg/L) | 細(xì)菌(個(gè)/mL) | 大腸菌群(個(gè)/L) | | 45 | 0 | 8.82 | 12 | 4.13 | 67 | ＜3 | | 0.30 | 0.181 | 5 | 3.84 | 1 | ＜3 | | 80 | 0 | 5.90 | 8 | 3.24 | 42 | ＜3 | | 0.15 | 0.65 | 5 | 2.76 | 17 | ＜3 | | 0.30 | 0.52 | 5 | 1.86 | 6 | ＜3 | | 100 | 0 | 6.93 | 12 | 2.28 | 23 | ＜3 | | 0.08 | 1.18 | 77 | 3.18 | 27 | ＜3 | | 0.22 | 1.12 | 10 | 1.69 | 12 | ＜3 | | 0 | 7.30 | 6 | 3.16 | 29 | ＜3 | | 0.15 | 0.79 | 6 | 1.35 | 21 | ＜3 | | 0.30 | 0.74 | 8 | 0.75 | 2 | ＜3 | | 130 | 0 | 6.42 | 8 | 3.58 | 38 | ＜3 | | 0.30 | 0.56 | 5 | 3.02 | 6 | ＜3 | | 145 | 0 | 3.90 | 10 | 5.85 | 64 | ＜3 | | 0.22 | 0.64 | 7 | 2.73 | 14 | ＜3 | | 0.15 | 1.17 | 8 | 3.29 | 27 | ＜3 | | 0 | 4.07 | 8 | 3.88 | 16 | ＜3 | | 0.30 | 0.67 | 6 | 3.06 | 6 | ＜3 | | 0.08 | 1.51 | 6 | 3.85 | 12 | ＜3 | 2.1磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)處理效果的影響
考慮到初期濾后水有可能對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，因此試驗(yàn)時(shí)先從低磁場(chǎng)強(qiáng)度做起，然后又由高向低回歸，并進(jìn)行不同磁場(chǎng)強(qiáng)度的組合。從表1不難看出，處理效果與磁場(chǎng)強(qiáng)度密切相關(guān)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，出水水質(zhì)得到改善，CODCr和細(xì)菌指數(shù)值尤為明顯，無論高濾速還是中、低濾速，其高磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的數(shù)值都較低。試驗(yàn)過程中也發(fā)現(xiàn)出水的個(gè)別指標(biāo)要比進(jìn)水高，這主要是反沖洗不夠徹底造成的。
2.2濾速對(duì)處理效果的影響
由表1可知，在待濾水水質(zhì)相近，磁場(chǎng)強(qiáng)度相同的情況下，低濾速出水比高濾速出水水質(zhì)好。如磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.30 T時(shí)，100 m/h時(shí)出水濁度為0.74 NTU，而45 m/h時(shí)為0.181 NTU。在濁度降低的同時(shí)，其他出水指標(biāo)也大幅度降低，其中細(xì)菌去除率高達(dá)98.5%，但濾速過低，會(huì)使其單位制水成本大幅度提高。綜合試驗(yàn)情況，最佳濾速宜為80～130 m/h，這既能保證較高的濾速，又有很好的去除效果。在相同磁場(chǎng)強(qiáng)度情況下，高濾速出水有時(shí)比低濾速出水指標(biāo)低，這說明濾前水水質(zhì)對(duì)磁濾器工作有影響。
2.3工作周期的測(cè)定及影響因素分析
試驗(yàn)過程中以濁度作為控制指標(biāo)，每隔0.5 h取樣一次，濁度＞1 NTU即停止工作，進(jìn)行反沖洗，根據(jù)測(cè)定結(jié)果繪制出濾速與工作歷時(shí)曲線(見圖2)。 
從圖2可以看出，大梯度磁濾器處理效果比較穩(wěn)定，出水濁度可長(zhǎng)時(shí)期保持在1 NTU以下，并且工作周期的長(zhǎng)短與濾速有關(guān)，在80 m/h時(shí)工作周期為9.3 h，而在100 m/h時(shí)工作周期下降到8 h。濾速對(duì)出水水質(zhì)也有影響，在濾前水濁度相近的情況下，前者的濾后水濁度較后者低，另外也發(fā)現(xiàn)磁濾初期水質(zhì)較差，這與砂濾池相似。
2.4磁濾器對(duì)沉后水的綜合去除效果
磁濾器對(duì)沉淀出水的綜合處理效果見表2(磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.3 T，濾速為102 m/h)。 表2 磁濾器對(duì)沉淀池出水的綜合處理效果 項(xiàng)目
| 檢測(cè)1
| 檢測(cè)2 | 檢測(cè)3 | | 沉淀水 | 磁濾水 | 沉淀水 | 磁濾水 | 沉淀水 | 磁濾水 | | 色度(倍) | 8 | 5 | 10 | 5 | 8 | 5 | | 渾濁度(NTU) | 4.8 | 0.6 | 6.0 | 0.5 | 6 | 0.5 | | 嗅和味(級(jí)) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 肉眼可見物 | 微粒 | 無 | 微粒 | 無 | 微粒 | 無 | | pH | 7.4 | 7.2 | 7.3 | 7.2 | 7.3 | 7.2 | | 總硬度(mg/L) | 92.5 | 39.0 | 89.2 | 86.8 | 89.2 | 88.6 | | 鐵(mg/L) | ＜0.1 | ＜0.11 | 0.1 | ＜0.1 | 0.1 | ＜0.１ | | 錳(mg/L) | 0.007 | 0.007 | 0.030 | 0.010 | 0.030 | 0.018 | | 揮發(fā)酚類(mg/L) | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002
| | 陰離子洗滌劑(mg/L) | ＜0.10 | ＜0.10 | ＜0.10 | ＜0.10 | ＜0.10 | ＜0.10 | | 氰化物(mg/L) | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | | 氨氮(mg/L) | | | 0.68 | 0.46 | 0.60 | 0.14 | | 亞硝酸鹽氮(mg/L) | 0.004 | ＜0.001 | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.004 | | 高錳酸鹽指數(shù)(mg/L) | 1.8 | 1.1 | 1.4 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | | 總堿度(mg/L) | 72.0 | 33.0 | 70.2 | 65.3 | 70.2 | 65.3 | | 鋁(mg/L) | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | | 鈣(mg/L) | 30.0 | 12.9 | 28.7 | 29.5 | 28.7 | 28.9 | | 鎂(mg/L) | 3.9 | 1.7 | 3.9 | 3.6 | 3.9 | 3.6 | | 細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/mL) | | | | 2 | | 0 | | 總大腸菌群(個(gè)/L) | | | | ＜3 | | ＜3 | 注 ①以上數(shù)據(jù)由國家城市供水水質(zhì)檢測(cè)網(wǎng)廣州監(jiān)測(cè)站分析。
?、诔恋沓鏊?xì)菌及大腸菌群參照水廠測(cè)定結(jié)果，這里未做分析。 |
由表2可以看出，磁濾對(duì)重金屬及硬度的去除尤為顯著，這是由磁濾器本身特殊的構(gòu)造決定的。在清洗填料的過程中，發(fā)現(xiàn)填料筒內(nèi)剩余水成土色，需用洗滌劑清洗多次，才能將填料沖洗干凈，這在直觀上也反映了濾層對(duì)水中雜質(zhì)有很好的截留能力。另外在填料介質(zhì)中和填料筒內(nèi)壁有許多白色顆粒，通過對(duì)該結(jié)垢物的成分分析，認(rèn)為結(jié)垢物主要為鈣鎂碳酸鹽和其他無機(jī)鹽，這說明磁濾器對(duì)水中硬度有很好的去除效果。
由于采用的滴定法只是定量地表明了被去除的有機(jī)物，還不能定性地弄清某一種或某一類有機(jī)物被去除情況，為此又委托廣州分析測(cè)試中心進(jìn)行色質(zhì)聯(lián)機(jī)檢測(cè)。從分析檢測(cè)報(bào)告可知，原水中有機(jī)物主要為酯類、苯類。沉淀池對(duì)水中有機(jī)物的去除率很低，平均去除率約為28.1%；砂濾池去除效果也不是很理想，除少數(shù)有機(jī)物的去除率可達(dá)70%～80%外，大多數(shù)基本維持在30%～40%；磁濾對(duì)水中有機(jī)物具有很好的去除效果，去除率穩(wěn)定在40%～65%，平均去除率較砂濾高34.21%，最高可達(dá)68.8%，砂濾與磁濾對(duì)有機(jī)物的去除情況見圖3。 
3 結(jié)論 通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，可以看出磁濾對(duì)水中污染物具有很高的去除率，去除效果的好壞與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，出水水質(zhì)越來越好，尤其對(duì)細(xì)菌、有機(jī)物及重金屬的去除效果更明顯。同時(shí)磁濾具有較長(zhǎng)的工作周期，以1 NTU為控制濁度值，濾速為100 m/h時(shí)工作周期＞10 h。對(duì)于中小型水廠而言，采用磁濾處理裝置(過濾部分)與傳統(tǒng)工藝(濾池部分)相比，增加的運(yùn)行費(fèi)用(運(yùn)行時(shí)按投加鐵粉考慮，回收率按80%計(jì)算)為0.49元/m3(試驗(yàn)設(shè)備按單獨(dú)定制，造價(jià)比批量生產(chǎn)要高得多)，但磁濾器對(duì)水中有機(jī)物的去除效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝，且能去除藻類，出水水質(zhì)優(yōu)于砂濾池出水。另外，以普通快濾池為例，磁濾器占地面積僅為其1/6，土建量也很少，可以大大縮短建設(shè)周期。因此，磁濾器特別適合中小型水廠及土地資源比較緊張的城鎮(zhèn)采用。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程中，由于條件所限沒有投加磁鐵粉，混凝劑也不是鐵鹽，考慮到這些因素，取得這樣的效果足以說明大梯度磁濾可以應(yīng)用于工程中，而且有很好的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn)：
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收稿日期：2000-12-28 | 
