?。?）地下水除鐵除錳技術(shù)

　　中國(guó)市政工種東北設(shè)計(jì)院建院30多年來，在地下水除鐵除錳方面完成了50多項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，積累了許多技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，而且在除錳技術(shù)理論上有創(chuàng)造性的研究成果，在國(guó)內(nèi)已推廣應(yīng)用。

　　技術(shù)理論的要點(diǎn)是：地下水含鐵、含錳水質(zhì)中，鐵錳多是共存的，只是各自的濃度不同，因而所選用的除鐵除錳工藝也有所不同，如對(duì)低含鐵錳量（鐵＜5mg/L、錳＜1.5mg/L），可采用曝氣、單級(jí)生物接觸濾池；對(duì)高含鐵、錳量（鐵＜10mg/L、錳＜3mg/L），可采用兩級(jí)曝氣、兩級(jí)接觸生物過濾工藝處理。但生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，曝氣接觸錳礦過濾工藝在投產(chǎn)初期只能除鐵、不能除高錳，直到活性濾膜成熟后，才能見效。前者是于1986年在沈陽(yáng)李宮堡和沈陽(yáng)采油廠地下水深度處理試驗(yàn)研究中首次鏡檢確定的；而后者兩級(jí)曝氣、兩級(jí)過濾工藝是1978年在吉林省海龍縣試驗(yàn)中首次獲得成功。

　　海龍縣某部隊(duì)水源的設(shè)計(jì)能力為2000m3/d，由于水質(zhì)為低鐵、高錳，因而采用二級(jí)工藝，即一級(jí)工藝采用跌水曝氣和無(wú)閥濾池，二級(jí)工藝采用噴淋曝氣和壓力濾罐。投產(chǎn)后，當(dāng)原水含鐵量為2~4mg/L，錳為5~10mg/L時(shí)，出水鐵含量＜0.3mg/L，錳含量為0。水質(zhì)一直良好，運(yùn)行穩(wěn)定。

　　沈陽(yáng)采油廠水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2萬(wàn)m3/d，由于水源為低鐵低錳水質(zhì)，鐵含量為4~5mg/L，錳為0.3mg/L，故采用跌水曝氣，天然錳砂過濾工藝，初投產(chǎn)時(shí)測(cè)定，出水中鐵、錳均未達(dá)到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。后來，將濾層厚度從原來的800mm，加厚到1200mm，投產(chǎn)后出水中鐵、錳含量一直穩(wěn)定在0.04mg/L。這表明加大濾層厚度，成為接觸過濾，至關(guān)重要。

　　1987年，在沈陽(yáng)石佛寺水源工程設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)規(guī)模為20萬(wàn)m3/d）中，采用二級(jí)跌水曝氣和二級(jí)錳砂過濾工藝，1989年竣工投產(chǎn)后，當(dāng)原水中含鐵為4.88~5.25mg/L，含錳為0.3~0.5mg/L，氨氮為0.9~1.06mg/L，出水中，鐵＜0.3mg/L，錳＜0.1mg/L安全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)測(cè)定資料中表明，一級(jí)曝氣和一級(jí)過濾后的出水也可達(dá)標(biāo)，不需要二級(jí)曝氣、二級(jí)過濾工藝。

　　中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)院對(duì)中南地區(qū)地下水除鐵技術(shù)也作過較多的試驗(yàn)研究，并通過對(duì)中南地區(qū)24套地下水除鐵構(gòu)筑物進(jìn)行了調(diào)查測(cè)定和分析。著重對(duì)石英砂濾料和雙層濾料、板條曝氣塔、小孔淋水、葉輪表曝等多種曝氣方法，以及對(duì)深井回灌地層除技術(shù)等進(jìn)行了研究，并將成果應(yīng)用于湛江、南寧等地下水除鐵工程中，都取得了成效

　　（2）電滲析技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

　　電滲析是在離子交換的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，但是與離子交換法不同，不需要再生，而是使用離子交換膜，在電場(chǎng)作用下，把電解質(zhì)溶液濃縮和淡化，因而屬于隔膜分離技術(shù)。

　　中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院自1958年開展電滲析技術(shù)的研究工作，并在試驗(yàn)室中取得了初步成果。自1969年山西陽(yáng)泉煤礦生活飲用水的電滲析淡化站投入運(yùn)轉(zhuǎn)以來，目前全國(guó)已有一百多個(gè)單位使用了電滲析器。

　　電滲析技術(shù)就是在兩級(jí)之間交替排列著陽(yáng)、陰離子選擇性透過膜，膜間用隔板隔開，隔板槽起著導(dǎo)水和通過電流的作用。當(dāng)兩極接通直流電源之后，水中的離子發(fā)生定向遷移，而陽(yáng)離子只能通過陽(yáng)離子交換膜，陰離子只能通過陰膜，相應(yīng)出現(xiàn)水中離子“只出不進(jìn)”和“只進(jìn)不出”的兩種隔室。在“只出不進(jìn)”的隔室中離子越來越少，水逐漸被淡化，在相反的“只進(jìn)不出”的隔室中離子越來越多，水逐漸被濃縮。因此，使水達(dá)到濃縮與淡化的目的。

　　電滲析在水處理技術(shù)中主要是利用淡化的原理，去除水中的離子，使水軟化和脫鹽。

　　電滲析器也用于淡化苦、咸水。中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院于1972年曾在有關(guān)單位協(xié)助下，在甘肅省會(huì)寧縣郭城進(jìn)行了電滲析處理苦、咸水生產(chǎn)性試驗(yàn)，積累了不少經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)電滲析器的運(yùn)行操作技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，使運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)達(dá)1000小時(shí)以上，相應(yīng)也增加了產(chǎn)水量，設(shè)備生活能力提高26%~34%，并且還提供了滿足不同水質(zhì)和水量的合理組裝。其主要經(jīng)驗(yàn)之一是經(jīng)常倒換電極的基礎(chǔ)上，采取超級(jí)限電流密度運(yùn)轉(zhuǎn)，使交換膜上的結(jié)垢速度大大放慢；之二是改變濃、淡水的比例（1:1.1~2.0），降低運(yùn)轉(zhuǎn)水壓（0.1~0.14Mpa），從而減少了漏水量并防止裝置中濃、淡水互相串水現(xiàn)象；之三是加長(zhǎng)隔板流程，以減少組裝時(shí)分段的數(shù)目。

　　為經(jīng)濟(jì)合理地解決老區(qū)少數(shù)民族和邊遠(yuǎn)地區(qū)苦、咸水淡化，改善村民飲用水條件，將電滲析技術(shù)合理而有機(jī)地組合安裝在普通4噸汽車上，實(shí)行移動(dòng)式淡化處理供水，簡(jiǎn)稱“淡化車”。這種車投資省，成本低、適應(yīng)分散村莊的村民飲用水，利用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)作電滲析的電源。該車最大淡化水量可達(dá)50m3/h。1981年中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)院，研制出TJ－1型苦咸水電滲析淡化器新產(chǎn)品，具有除氟和除鹽的雙重效果和效益

　?。?）臭氧、活性炭深度處理水質(zhì)及活性炭再生技術(shù)

　　受輕度污染的水（如帶有土腥味），雖通過常規(guī)凈水工藝后，但未能達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。北京市市政設(shè)計(jì)院針對(duì)永定河引水及京密水系水源的水質(zhì)情況及北京用水水質(zhì)要求高的特點(diǎn)，對(duì)水的深度處理工藝，進(jìn)行試驗(yàn)研究，采用臭氧――活性炭聯(lián)合工藝。該工藝結(jié)合工程設(shè)計(jì)于1985年用于北京田村山水廠，設(shè)計(jì)能力17萬(wàn)m3/d，投產(chǎn)后凈化效果為：當(dāng)臭氧投加量2mg/L，接觸時(shí)間10min，活性炭層高1m時(shí)，處理后出水的色、臭、味、汞及有機(jī)磷等污染物質(zhì)等，均能達(dá)到國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)與其他處理工藝比較，臭氧、活性碳聯(lián)合工藝的凈水成本最低。

　　活性炭用于水的深度處理目前在全國(guó)已普遍推廣。早在1975年，中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院就曾為蘭州白銀地區(qū)飲用水設(shè)計(jì)了活性炭深度處理及活性炭再生裝置，設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬(wàn)m3/d，自1975年投產(chǎn)以來，運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好。其工藝流程為：砂濾水自下而上逆流通過活性炭吸附塔，出水流入清水池供管網(wǎng)。吸附塔內(nèi)的飽和廢炭由塔底定期脈動(dòng)排出，水力輸送至廢炭貯存脫水斗，經(jīng)自然脫水后，由真空泵提升進(jìn)入真空提炭罐，而后負(fù)壓吸入沸騰干燥，經(jīng)熱風(fēng)干燥后進(jìn)入直接電流加熱再生爐，在貧氧條件下加熱至850℃左右進(jìn)行活性再生，再生炭落入水急冷器，由水射器輸送到?jīng)_洗罐洗去炭沫，然后再用水力輸送回吸附塔。

　　吸附系統(tǒng)由六個(gè)鋼制吸附塔組成，每塔產(chǎn)水5000m3/d，吸附塔直徑4.5m，總高7.6m，每塔新華8號(hào)炭30噸，工作濾速13.4m/h，吸附時(shí)間12.6min。

　　再生系統(tǒng)分干燥與再生兩大部分。干燥部分設(shè)有碳硅棒熱源爐和多室沸騰各一臺(tái)，熱源爐由可控硅調(diào)壓供電。二次電壓為350~370V，工作電流為130~150A。功率為88kW·h，熱風(fēng)濕度約200~220℃,沸騰床尾氣溫度約110℃，熱效率45.4%，進(jìn)炭濕度約10℃，出炭溫度70~90℃，沸騰床將飽和炭含水量從70~80℃降到6%左右（干基）。再生部分的直接電流加熱再生爐系耐火磚砌成，總高3.4m，有效高度3m，爐膛斷面為110×110mm，爐膛體積為0.036m3,沿高度分成三段三相角形接電。相間由耐火磚筑成絕緣體，電極由六塊763mm×185mm×40mm優(yōu)質(zhì)石墨組成。再生爐由可控硅調(diào)壓供電，二次電壓為60~75V，工作電流為140~160A，功率為16.6kW·h，熱效率95%，每臺(tái)爐生產(chǎn)量為76kg/h，入爐炭溫約90℃，出炭溫度850℃，炭在爐內(nèi)再生時(shí)間為14.2min，尾氣除塵后排空。

　　再生炭碘值恢復(fù)率閉幕詞達(dá)新炭的的92%~98%，吸附系統(tǒng)及再生系統(tǒng)炭損耗總值平均5%，每公斤炭再生耗熱為1600大卡，飲用水的活性炭消耗費(fèi)為0.0127元／m3，運(yùn)行費(fèi)為0.0362元／m3，每公斤炭再生費(fèi)為0.163元，經(jīng)吸附凈化后，水質(zhì)全部符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

　　該項(xiàng)目工藝技術(shù)應(yīng)用于飲用水及工業(yè)用水的精制方面有普遍意義，并適宜在污水深度處理中應(yīng)用。白銀地區(qū)生活飲用水活性炭深度凈化工程建成后，接受了國(guó)內(nèi)許多單位參觀；湖南長(zhǎng)嶺煉油廠等五個(gè)煉油廠相繼參觀該工程后均已建成煉廢水深度處理裝置，大連染料廠，重慶鐵路樞紐站貨車清洗站等單位參觀該工程后，對(duì)吸附及再生工藝已仿制應(yīng)用于生產(chǎn)。

　　該工程曾獲得國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)獎(jiǎng)及建設(shè)部?jī)?yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

　?。?）先進(jìn)的凈水藥劑

　　a、中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院于1967年研究將聚丙烯酰胺高分子絮凝劑用于凈化高濁度水獲得較好的效果，目前已在黃河沿岸20多個(gè)工程中應(yīng)用。聚丙烯酰胺是人工合成鏈狀的高分子聚合物，無(wú)色、無(wú)臭、能溶于水，沒有腐蝕性，為透明的膠狀物。分子量一般為200萬(wàn)~400萬(wàn)。它的絮凝機(jī)理主要是依靠極性基團(tuán)進(jìn)行架橋吸附，不起電中和作用。因此，要與其他混凝劑配合使用。投加量控制在2mg/L以內(nèi)。使用前必須加堿液進(jìn)行水解。

　　在給水水質(zhì)凈化中以聚丙烯酰胺作助凝劑有以下優(yōu)點(diǎn)：

　?、俟?jié)約基建投資。在處理含泥量低于40kg/m3的水時(shí)可取消預(yù)沉池，從而減少了處理構(gòu)筑物，節(jié)約基建投資60%左右。

　?、诮档吞幚沓杀?。聚丙烯酰胺具有極大的吸附表面，吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通混凝劑。在含泥量高于10kg/m3的水中聚丙烯酰胺的投加量，只有普通混凝劑的6%~20%，可節(jié)約混凝劑費(fèi)用25%~78%.

　　③提高水處理構(gòu)筑物的進(jìn)水濁度。可以處理100~150kg/m3的原水，相應(yīng)地提高了水廠正常供水的保證率。

　?、懿僮鞴芾矸奖恪Ｊ褂闷渌炷齽┑挠昧繕O大，給操作管理帶來許多麻煩。而聚丙烯酰胺的效果好，用量少，很受操作工人的歡迎。

　?、菥郾０沸跄齽┦且环N非常粘稠的膠狀物，必須采用強(qiáng)烈的機(jī)械或水力攪拌，才能溶于水，因此，配制時(shí)比較麻煩，有待今后進(jìn)一步改進(jìn)。

　?、抻嘘P(guān)單位曾做過多種毒性試驗(yàn)和研究，在一定的投量范圍內(nèi)，使用沒有危害，用它處理的水，符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　b、苦、咸水淡化藥片

　　我國(guó)西北邊疆不少地方是苦、咸水地區(qū)，給邊防戰(zhàn)士和人民生活帶來不少困難?？?、咸水的淡化方法雖然很多，一般都需要有一套淡化機(jī)械設(shè)備，但不便于個(gè)人攜帶。1972年蘭州軍區(qū)和中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院共同組成試驗(yàn)小組，初步試制成一種攜帶方便，使用簡(jiǎn)單的苦、咸水淡化藥片和快速測(cè)定試紙。經(jīng)試用，效果更好。

　　苦、咸水淡化藥片是利用化學(xué)沉淀的辦法來達(dá)到淡化的目的，有：

　　1號(hào)藥片：系氫氧化鋇與甲基丙烯酸樹脂混合片，氫氧化鋇可與苦咸水中的鈣、鎂、硫酸根、重碳酸根生成沉淀而去除?？?、咸水中的硫酸鹽含量如為2000mg/L，在行軍水壺中（1升水）投入1號(hào)藥片2片（片重1.8g），即可達(dá)到處理要求。而甲基丙烯酸樹脂是用來調(diào)節(jié)pH和去除鉀、鈉離子，同時(shí)便于氫氧化鋇的干法制片。

　　2號(hào)藥片：是氧化銀和草酸混合片。氧化銀用以除去水中的氯化物，而草酸可增加氧化銀的溶解度以提高處理效果。苦、咸水中氯化物含量為1500mg/L時(shí)，在軍用水壺中投加2號(hào)藥一片半，即可達(dá)到淡化目的。

　　苦、咸水一般有硫酸鹽型水和氯化物型水之分。為便于野外用水的要求，制成了苦、咸水水質(zhì)測(cè)檢試紙，給投藥提供依據(jù)。試紙有硫酸鹽試紙和氯化物試紙兩種。在試紙條上依次粘貼有可測(cè)不同量的試紙小塊。使用時(shí)，將試紙條浸漬在苦、咸水中，試紙即發(fā)生變色，根據(jù)變色的試紙小塊就可確定需投加藥片的多少。

　　目前雖試制成含鹽量在10g/L以內(nèi)的苦、咸水淡化藥片，但成本偏高；用試紙來測(cè)定苦咸水成分的精度與種類尚不能滿足野外要求。因此，有待進(jìn)一步研究。

　　（5）農(nóng)村飲用水除氟設(shè)備

　　為解決農(nóng)村飲用水中的氟，中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)院于1987年完成了“農(nóng)村飲用水除氟技術(shù)和設(shè)備”的研制，并已推廣應(yīng)用。

　　除氟的主要設(shè)備為除氟罐，內(nèi)部裝填活性氧化鋁濾料。其附屬設(shè)備和構(gòu)筑物有：再生池和泵、二氟化碳?xì)怏w發(fā)生器、再生液處理池和泵以及化驗(yàn)及電器設(shè)備等。原水經(jīng)二氧化碳或酸調(diào)節(jié)pH值后，進(jìn)入除氟罐。活性氧化鋁濾料用NaOH為再生劑，用大流量短歷時(shí)的循環(huán)再生法，歷時(shí)約4~5h。再生液通過投加CaCl3，以解決排出廢液的無(wú)害化。

　?。?）微濾機(jī)及生物預(yù)處理法除藻技術(shù)

　　微孔過濾技術(shù)是作為一種機(jī)械處理方法，適用于去除水體中的懸浮雜質(zhì)，尤其是水體中的浮游生物。英美等國(guó)家，微孔過濾在凈水工藝中已得到較多應(yīng)用。

　?、贀犴樖惺姓こ淘O(shè)計(jì)研究院于1980年，在湖南大學(xué)、撫順市城建局及撫順市自來水公司等單位的協(xié)作下，進(jìn)行了微濾機(jī)除藻技術(shù)的試驗(yàn)研究，于1982年研制成功，并在撫順河北水廠建成微濾機(jī)車間。此前，撫順市市政工程設(shè)計(jì)研究院還曾在東公園凈水廠作了大量研究工作，研究了水庫(kù)水中的藻類活動(dòng)的生長(zhǎng)規(guī)律及藻類對(duì)水體污染的嚴(yán)重程度。該院研究、設(shè)計(jì)、制成的微濾機(jī)，除藻率在40%~75%，除去浮游動(dòng)物95%~100%；當(dāng)微濾機(jī)濾速在72~140m/h時(shí)，沖洗水與出水比例為0.4%~1.86%，耗電為0.48~2.4kW/100m3水。應(yīng)用微濾機(jī)后，提高濾池運(yùn)轉(zhuǎn)周期，春季為2~3倍，秋季為6`10倍。表明微濾機(jī)是一種高效、經(jīng)濟(jì)的水處理設(shè)備。

　?、谥袊?guó)市政工程中南設(shè)計(jì)院于1988~1991年，曾對(duì)武漢東湖水的含藻類水體進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果認(rèn)為，通過“生物預(yù)處理”法對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊水源進(jìn)行除藻、除COD、除臭的處理有明顯的效果。方法是采用三級(jí)串聯(lián)組合的生物預(yù)處理池（面積為1×1㎡）填裝蜂窩管，并用空壓機(jī)供氣。通過一年多的運(yùn)行測(cè)定后，對(duì)生物膜和泥渣的分析檢測(cè)及觀察，還進(jìn)行了經(jīng)生物預(yù)處理后水的直接過濾，以及其與氣浮除藻的對(duì)比等一系列的分析研究，證明“生物預(yù)處理”除藻法效果明顯。該院1965~1992年對(duì)除藻的研究成果已在武漢東湖水廠、開封東水廠、合肥四水廠等工程中應(yīng)用，對(duì)我國(guó)南方地區(qū)湖泊、水庫(kù)水含藻水質(zhì)處理，有實(shí)用價(jià)值。