張朝升1；張可方1；宋金璞2；李德強2
(1.廣州大學＜廣園校區＞環境工程系，廣東廣州510405；
2.哈爾濱工業大學市政環境工程學院，黑龍江哈爾濱150090) 摘 要：以水廠現場試驗為依據，分析了影響磁濾器處理效果的因素。結果表明，磁濾器的處理效果與磁場強度、濾速、沉淀出水的水質密切相關，它對水中的細菌和有機物具有很好的去除效果。與傳統工藝相比，有機物去除率平均提高34.21%，最高
達68.8%。
關鍵詞：大梯度磁濾；飲用水處理；有機物；過濾周期
中圖分類號：TU991.2
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602(2001)04-0070-03[FQ(3。46，YX，DY-W〗
基金項目：建設部1999年度科技計劃項目(建科［1999］210-14) 1 試驗流程及方法 P水廠原水取自西江，水質常年較穩定，夏、秋季最高濁度約100 NTU，其他時間基本保持在20～30 NTU之間，CODMn約為2 mg/L。
P水廠供水規模約為36×104m3/d，具體處理工藝流程見圖1(①流程為生產流程，②流程為試驗流程，試驗水量為1 t/h)。 
試驗工藝與水廠現有工藝相似，只是用磁濾器取代普通快濾池。磁濾器安裝在沉淀池末端，在沉淀池清水區引一條出水管，依靠虹吸作用流入水箱，再經水泵提升進入磁濾器。 2 試驗結果及分析 在前期的小試研究中，發現大梯度磁濾器對水中的濁度、色度、有機物、細菌、大腸桿菌、藻類都有很好的去除效果。由于磁場強度是影響處理效果的決定性因素，因此現場試驗的磁場強度較前期有了較大的提高，變化范圍為0～0.3 T。試驗中，主要考察了磁濾器對有機物的去除情況，并對過濾周期進行了跟蹤。
磁濾器運行1 h后取第一個水樣，調整磁場強度后取第二個水樣，依此類推，分別對幾個常規水質指標進行測定，結果見表1。 表1 磁場強度、濾速對處理效果的影| 濾速(m/h) | 磁場強度(T) | 濁度(NTU) | 色度(倍) | CODCr(mg/L) | 細菌(個/mL) | 大腸菌群(個/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磁場強度對處理效果的影響
考慮到初期濾后水有可能對測定結果產生影響，因此試驗時先從低磁場強度做起，然后又由高向低回歸，并進行不同磁場強度的組合。從表1不難看出，處理效果與磁場強度密切相關，隨著磁場強度的提高，出水水質得到改善，CODCr和細菌指數值尤為明顯，無論高濾速還是中、低濾速，其高磁場強度時的數值都較低。試驗過程中也發現出水的個別指標要比進水高，這主要是反沖洗不夠徹底造成的。
2.2濾速對處理效果的影響
由表1可知，在待濾水水質相近，磁場強度相同的情況下，低濾速出水比高濾速出水水質好。如磁場強度為0.30 T時，100 m/h時出水濁度為0.74 NTU，而45 m/h時為0.181 NTU。在濁度降低的同時，其他出水指標也大幅度降低，其中細菌去除率高達98.5%，但濾速過低，會使其單位制水成本大幅度提高。綜合試驗情況，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。在相同磁場強度情況下，高濾速出水有時比低濾速出水指標低，這說明濾前水水質對磁濾器工作有影響。
2.3工作周期的測定及影響因素分析
試驗過程中以濁度作為控制指標，每隔0.5 h取樣一次，濁度＞1 NTU即停止工作，進行反沖洗，根據測定結果繪制出濾速與工作歷時曲線(見圖2)。 
從圖2可以看出，大梯度磁濾器處理效果比較穩定，出水濁度可長時期保持在1 NTU以下，并且工作周期的長短與濾速有關，在80 m/h時工作周期為9.3 h，而在100 m/h時工作周期下降到8 h。濾速對出水水質也有影響，在濾前水濁度相近的情況下，前者的濾后水濁度較后者低，另外也發現磁濾初期水質較差，這與砂濾池相似。
2.4磁濾器對沉后水的綜合去除效果
磁濾器對沉淀出水的綜合處理效果見表2(磁場強度為0.3 T，濾速為102 m/h)。 表2 磁濾器對沉淀池出水的綜合處理效果 項目
| 檢測1
| 檢測2 | 檢測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) | 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(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 | | 細菌總數(個/mL) | | | | 2 | | 0 | | 總大腸菌群(個/L) | | | | ＜3 | | ＜3 | 注 ①以上數據由國家城市供水水質檢測網廣州監測站分析。
②沉淀出水細菌及大腸菌群參照水廠測定結果，這里未做分析。 |
由表2可以看出，磁濾對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造決定的。在清洗填料的過程中，發現填料筒內剩余水成土色，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水中雜質有很好的截留能力。另外在填料介質中和填料筒內壁有許多白色顆粒，通過對該結垢物的成分分析，認為結垢物主要為鈣鎂碳酸鹽和其他無機鹽，這說明磁濾器對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物，還不能定性地弄清某一種或某一類有機物被去除情況，為此又委托廣州分析測試中心進行色質聯機檢測。從分析檢測報告可知，原水中有機物主要為酯類、苯類。沉淀池對水中有機物的去除率很低，平均去除率約為28.1%；砂濾池去除效果也不是很理想，除少數有機物的去除率可達70%～80%外，大多數基本維持在30%～40%；磁濾對水中有機物具有很好的去除效果，去除率穩定在40%～65%，平均去除率較砂濾高34.21%，最高可達68.8%，砂濾與磁濾對有機物的去除情況見圖3。 
3 結論 通過現場試驗，可以看出磁濾對水中污染物具有很高的去除率，去除效果的好壞與磁場強度有關，隨著磁場強度的提高，出水水質越來越好，尤其對細菌、有機物及重金屬的去除效果更明顯。同時磁濾具有較長的工作周期，以1 NTU為控制濁度值，濾速為100 m/h時工作周期＞10 h。對于中小型水廠而言，采用磁濾處理裝置(過濾部分)與傳統工藝(濾池部分)相比，增加的運行費用(運行時按投加鐵粉考慮，回收率按80%計算)為0.49元/m3(試驗設備按單獨定制，造價比批量生產要高得多)，但磁濾器對水中有機物的去除效果遠高于傳統工藝，且能去除藻類，出水水質優于砂濾池出水。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采用。在現場試驗過程中，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用于工程中，而且有很好的應用前景。 參考文獻：
［1］宋金璞，楊鎮國，鄭學玉.高梯度磁濾法除菌的研究［J］.給水排水，1997，23(1)：16-18.
［2］馬偉，蕭錦，郭麗燕.磁場效應在水處理中作用與研究［J］.工業水處理，1999，17(6)：1-4.
［3］石國樂，張鳳英.給排水物理化學［M］.北京：中國建筑工業出版社，1988.
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收稿日期：2000-12-28 | 
