张朝升1；张可方1；宋金璞2；李德强2
(1.广州大学＜广园校区＞环境工程系，广东广州510405；
2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090) 摘 要：以水厂现场试验为依据，分析了影响磁滤器处理效果的因素。结果表明，磁滤器的处理效果与磁场强度、滤速、沉淀出水的水质密切相关，它对水中的细菌和有机物具有很好的去除效果。与传统工艺相比，有机物去除率平均提高34.21%，最高
达68.8%。
关键词：大梯度磁滤；饮用水处理；有机物；过滤周期
中图分类号：TU991.2
文献标识码：C
文章编号：1000-4602(2001)04-0070-03[FQ(3。46，YX，DY-W〗
基金项目：建设部1999年度科技计划项目(建科［1999］210-14) 1 试验流程及方法 P水厂原水取自西江，水质常年较稳定，夏、秋季最高浊度约100 NTU，其他时间基本保持在20～30 NTU之间，CODMn约为2 mg/L。
P水厂供水规模约为36×104m3/d，具体处理工艺流程见图1(①流程为生产流程，②流程为试验流程，试验水量为1 t/h)。 
试验工艺与水厂现有工艺相似，只是用磁滤器取代普通快滤池。磁滤器安装在沉淀池末端，在沉淀池清水区引一条出水管，依靠虹吸作用流入水箱，再经水泵提升进入磁滤器。 2 试验结果及分析 在前期的小试研究中，发现大梯度磁滤器对水中的浊度、色度、有机物、细菌、大肠杆菌、藻类都有很好的去除效果。由于磁场强度是影响处理效果的决定性因素，因此现场试验的磁场强度较前期有了较大的提高，变化范围为0～0.3 T。试验中，主要考察了磁滤器对有机物的去除情况，并对过滤周期进行了跟踪。
磁滤器运行1 h后取第一个水样，调整磁场强度后取第二个水样，依此类推，分别对几个常规水质指标进行测定，结果见表1。 表1 磁场强度、滤速对处理效果的影| 滤速(m/h) | 磁场强度(T) | 浊度(NTU) | 色度(倍) | CODCr(mg/L) | 细菌(个/mL) | 大肠菌群(个/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磁场强度对处理效果的影响
考虑到初期滤后水有可能对测定结果产生影响，因此试验时先从低磁场强度做起，然后又由高向低回归，并进行不同磁场强度的组合。从表1不难看出，处理效果与磁场强度密切相关，随着磁场强度的提高，出水水质得到改善，CODCr和细菌指数值尤为明显，无论高滤速还是中、低滤速，其高磁场强度时的数值都较低。试验过程中也发现出水的个别指标要比进水高，这主要是反冲洗不够彻底造成的。
2.2滤速对处理效果的影响
由表1可知，在待滤水水质相近，磁场强度相同的情况下，低滤速出水比高滤速出水水质好。如磁场强度为0.30 T时，100 m/h时出水浊度为0.74 NTU，而45 m/h时为0.181 NTU。在浊度降低的同时，其他出水指标也大幅度降低，其中细菌去除率高达98.5%，但滤速过低，会使其单位制水成本大幅度提高。综合试验情况，最佳滤速宜为80～130 m/h，这既能保证较高的滤速，又有很好的去除效果。在相同磁场强度情况下，高滤速出水有时比低滤速出水指标低，这说明滤前水水质对磁滤器工作有影响。
2.3工作周期的测定及影响因素分析
试验过程中以浊度作为控制指标，每隔0.5 h取样一次，浊度＞1 NTU即停止工作，进行反冲洗，根据测定结果绘制出滤速与工作历时曲线(见图2)。 
从图2可以看出，大梯度磁滤器处理效果比较稳定，出水浊度可长时期保持在1 NTU以下，并且工作周期的长短与滤速有关，在80 m/h时工作周期为9.3 h，而在100 m/h时工作周期下降到8 h。滤速对出水水质也有影响，在滤前水浊度相近的情况下，前者的滤后水浊度较后者低，另外也发现磁滤初期水质较差，这与砂滤池相似。
2.4磁滤器对沉后水的综合去除效果
磁滤器对沉淀出水的综合处理效果见表2(磁场强度为0.3 T，滤速为102 m/h)。 表2 磁滤器对沉淀池出水的综合处理效果 项目
| 检测1
| 检测2 | 检测3 | | 沉淀水 | 磁滤水 | 沉淀水 | 磁滤水 | 沉淀水 | 磁滤水 | | 色度(倍) | 8 | 5 | 10 | 5 | 8 | 5 | | 浑浊度(NTU) | 4.8 | 0.6 | 6.0 | 0.5 | 6 | 0.5 | | 嗅和味(级) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | | 肉眼可见物 | 微粒 | 无 | 微粒 | 无 | 微粒 | 无 | | pH | 7.4 | 7.2 | 7.3 | 7.2 | 7.3 | 7.2 | | 总硬度(mg/L) | 92.5 | 39.0 | 89.2 | 86.8 | 89.2 | 88.6 | | 铁(mg/L) | ＜0.1 | ＜0.11 | 0.1 | ＜0.1 | 0.1 | ＜0.１ | | 锰(mg/L) | 0.007 | 0.007 | 0.030 | 0.010 | 0.030 | 0.018 | | 挥发酚类(mg/L) | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002 | ＜0.002
| | 阴离子洗涤剂(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 | | 亚硝酸盐氮(mg/L) | 0.004 | ＜0.001 | 0.001 | 0.005 | 0.001 | 0.004 | | 高锰酸盐指数(mg/L) | 1.8 | 1.1 | 1.4 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | | 总碱度(mg/L) | 72.0 | 33.0 | 70.2 | 65.3 | 70.2 | 65.3 | | 铝(mg/L) | 0.04 | 0.04 | 0.05 | 0.04 | 0.05 | 0.05 | | 钙(mg/L) | 30.0 | 12.9 | 28.7 | 29.5 | 28.7 | 28.9 | | 镁(mg/L) | 3.9 | 1.7 | 3.9 | 3.6 | 3.9 | 3.6 | | 细菌总数(个/mL) | | | | 2 | | 0 | | 总大肠菌群(个/L) | | | | ＜3 | | ＜3 | 注 ①以上数据由国家城市供水水质检测网广州监测站分析。
②沉淀出水细菌及大肠菌群参照水厂测定结果，这里未做分析。 |
由表2可以看出，磁滤对重金属及硬度的去除尤为显著，这是由磁滤器本身特殊的构造决定的。在清洗填料的过程中，发现填料筒内剩余水成土色，需用洗涤剂清洗多次，才能将填料冲洗干净，这在直观上也反映了滤层对水中杂质有很好的截留能力。另外在填料介质中和填料筒内壁有许多白色颗粒，通过对该结垢物的成分分析，认为结垢物主要为钙镁碳酸盐和其他无机盐，这说明磁滤器对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机物，还不能定性地弄清某一种或某一类有机物被去除情况，为此又委托广州分析测试中心进行色质联机检测。从分析检测报告可知，原水中有机物主要为酯类、苯类。沉淀池对水中有机物的去除率很低，平均去除率约为28.1%；砂滤池去除效果也不是很理想，除少数有机物的去除率可达70%～80%外，大多数基本维持在30%～40%；磁滤对水中有机物具有很好的去除效果，去除率稳定在40%～65%，平均去除率较砂滤高34.21%，最高可达68.8%，砂滤与磁滤对有机物的去除情况见图3。 
3 结论 通过现场试验，可以看出磁滤对水中污染物具有很高的去除率，去除效果的好坏与磁场强度有关，随着磁场强度的提高，出水水质越来越好，尤其对细菌、有机物及重金属的去除效果更明显。同时磁滤具有较长的工作周期，以1 NTU为控制浊度值，滤速为100 m/h时工作周期＞10 h。对于中小型水厂而言，采用磁滤处理装置(过滤部分)与传统工艺(滤池部分)相比，增加的运行费用(运行时按投加铁粉考虑，回收率按80%计算)为0.49元/m3(试验设备按单独定制，造价比批量生产要高得多)，但磁滤器对水中有机物的去除效果远高于传统工艺，且能去除藻类，出水水质优于砂滤池出水。另外，以普通快滤池为例，磁滤器占地面积仅为其1/6，土建量也很少，可以大大缩短建设周期。因此，磁滤器特别适合中小型水厂及土地资源比较紧张的城镇采用。在现场试验过程中，由于条件所限没有投加磁铁粉，混凝剂也不是铁盐，考虑到这些因素，取得这样的效果足以说明大梯度磁滤可以应用于工程中，而且有很好的应用前景。 参考文献：
［1］宋金璞，杨镇国，郑学玉.高梯度磁滤法除菌的研究［J］.给水排水，1997，23(1)：16-18.
［2］马伟，萧锦，郭丽燕.磁场效应在水处理中作用与研究［J］.工业水处理，1999，17(6)：1-4.
［3］石国乐，张凤英.给排水物理化学［M］.北京：中国建筑工业出版社，1988.
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收稿日期：2000-12-28 | 
