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地下水是重要的城镇供水水源,普遍存在供水水质能达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),但其高硬度和高碱度导致在烧开饮用过程中产生大量水垢的问题。饮用烧开水是我国居民的一个重要饮水特征,用户从感官和健康担忧对地下水供水系统抱怨和投诉较多,大量居民为解决水垢而购置家用净水器或桶装水。水垢问题成为国内以地下水为水源的供水企业面临和亟待解决的问题之一。本论文从水垢形成机理出发,创新性提出了酸碱平衡曝气法水垢去除原理,建立酸碱平衡曝气法水垢去除工艺;在试验室小试中验证了水垢去除可行性的基础上,在陕西省某县城地下水源水厂,以其地下水进水为原水,设计和加工了两套处理规模为50m3/d的浅层(池深1.2m)曝气水垢去除工艺装置,为了进一步降低工艺占地面积,设计和加工了处理规模为100m3/d的深层(高度为5.5m)曝气水垢去除工艺装置,经过一年的现场参数优化和连续运行试验,取得了酸碱平衡曝气工艺去除该原水的主要参数,验证了工艺的可靠性和供水水质的安全性,提出了该水厂水垢去除改造工艺方案。论文主要结论如下:(1)浅层曝气水垢去除试验表明,使用以强酸为主要成分的阻垢剂,在投加量为0.14‰强酸/L、气水比为1:6时,水垢的去除率可达到90%以上,烧开水后的浊度可由原水5.0NTU以上降到1.0NTU以下,进出水的pH值基本保持一致。水垢的去除决定于阻垢剂投加,随着阻垢剂投量增加,水垢去除率提高,出水pH值决定于气水比,气水比增加出水pH值提高。(2)深层曝气水垢去除试验表明,阻垢剂的投加对于水垢的去除,深层曝气和浅层没有明显差异;但在同样气水比条件下,深层曝气试验出水pH值更高;气水比1:4就可使得进出水pH值相同,增加填料层可将气水比降至1:3,填料层距离曝气头30cm效果最佳。(3)浅层和深层曝气的稳定连续运行试验表明,系统出水水垢去除效果稳定,无明显的波动,10批次的出水水质全分析报告证明水质全部合格,阻垢剂的投加及曝气未对水质安全性产生影响,但增加了供水中阴离子浓度和总溶解固体,超过100人的现场饮用开水试验调查证实除垢过程对于供水水质口感没有明显差异。(4)提出了陕西省某县城地下水水垢去除改造工艺方案。水垢去除工艺改造供水规模为20000m3/d,新建搅拌反应池、曝气吹脱池和鼓风机房,结合水厂现有布局布置各构筑物,新建构筑物总占地约为250m2。