地下水作为我国常用的饮用水水源之一,大多数地下水体中的总硬度虽然符合我国《生活饮用水卫生标准》中的规定,但普遍存在水垢较高的问题,给人们的生活和生产带来诸多不便。为了解决用户对水质需求与供水系统水质总硬度标准之间的矛盾,以酸碱平衡曝气法为基本原理,将酸碱平衡曝气工艺中的各个工艺单元进行整合,设计和加工了一套小型水垢去除设备。实验以陕西省A、B两个水垢较多的地下水水源为研究对象,验证设备对A、B两种水源水垢去除的效果,进一步分析和优化加药量、气水比和水力停留时间等设备运行的关键参数,并对设备长期运行的稳定性进行实验。为了进一步减少设备运行的成本,分别设计加装填料、使用间歇曝气和使用混合酸三种实验方案,研究其对设备运行出水水质产生的影响。论文主要结论如下:(1)设备在A、B两地运行效果显示,在一定的运行工况下,可以较好的改善A、B两种水源的结垢现象。对于A、B两种水源,投药量分别为2.0‰~2.3‰和1.4‰~1.6‰,气水比分别为6:1~7:1和5:1~6:1,水力停留时间为18min~22min时,处理后的出水碱度分别降至138mg/L和154mg/L以下,冷开水浊度稳定在1.0NTU以下,出水pH基本与原水接近。长期运行结果显示,设备运行较为稳定,出水效果较好。(2)设备加装填料后可以增加气水接触面积和接触时间,提高气体吹脱效率,使出水的pH值比无填料运行时的pH值提升约0.05~0.07,可有效降低运行成本。设备使用间歇曝气后可有效提升出水的pH值。停曝时间越短,设备出水pH波动越小;水力停留时间越长,间歇曝气的出水pH越高。当停曝时间小于1min且水力停留时间为18min~22min时,间歇曝气的出水效果最佳。设备使用不同体积比的盐酸和硫酸配置的混合阻垢剂在相同的工况下运行时,出水碱度、暂时硬度、冷开水浊度和出水pH值与使用盐酸阻垢剂相比基本相同,连续运行结果显示各项出水水质稳定,可以代替盐酸阻垢剂。(3)为了更好地将设备推广应用,在结合之前研究成果的基础上,给设备设计自动控制方案,将酸碱平衡曝气法的各个工艺单元进行整合,配置集成化电源模块,建立自动控制系统。