錳砂濾料-高錳酸鉀地表水除錳技術的生產性應用研究

錳砂濾料-高錳酸鉀地表水除錳技術的生產性應用研究    

       筆者借鑒地下水除錳經驗,針對地表水的除錳特點,對前期模型試驗確定的兩種地表水除錳方案即高錳酸鉀預氧化除錳和單獨的混合砂濾料生物濾池除錳,進行生產性試驗,以進一步檢驗工藝運行的可靠性、穩定性,完善各項技術參數,便于應用于實際生產。通過本次試驗,得出以下結論:
一、混合砂濾池生物除錳技術:

      混合砂生物濾池在試運行初期有較好的除錳效果,出水錳離子的含量可以完全控制在0.10mg/L以下,而在運行近一個多月后混合砂濾池的除錳效果開始下降,出水錳離子的含量在0.10～0.15mg/L之間,失去原有的除錳優勢。分析原因:工藝改造時所選的錳砂有部分粒徑不符合要求,導致級配不合理,造成濾層結構部分混亂;另外采購的錳砂質量較差,運行近兩個月后錳砂中的二氧化錳大量流失,減少了近70%;而且所采用的反沖洗設備不符合混合砂濾池的反沖洗要求等復雜原因,導致了混合砂濾池在實際生產運行中不能達到中試期間的除錳效果，因此建議采用天然錳砂濾料除鐵除錳錳砂濾料應符合下列要求；
天然錳砂除鐵除錳濾料應符合要求: 
     用于地下水除鐵和除錳的天然錳砂濾料，其錳的形態應以氧化錳為主。含錳量（以MnO2計，下同）不應小于35%的天然錳砂濾料，既可用于地下水除鐵，又可用于地下水除錳；含錳量為20%～30%的天然錳砂濾料，只宜用于地下水除鐵；含錳量小于20%的錳礦砂則不宜采用。宜優先采用經過科學試驗或生產使用證明能獲得良好除鐵和除錳效果的天然錳砂品種作濾料，切不可盲目選用以免造成經濟損失。 
    （1）、天然錳砂濾料的平均密度一般為3.2g/cm3至3.6g/cm3范圍內。使用中對密度有特殊要求者除外。 
    （2）、天然錳砂濾料的鹽酸可溶率不應大于3.5%（百分率按質量計，下同）。
    （3）、天然錳砂濾料的破碎率和磨損率之和不應大于3%。 
    （4）、天然錳砂濾料應不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑，含泥量不應大于2.5%。 
    （5）、濾料的水浸出液應不含對人體有毒、有害物質。
天然錳砂濾料粒徑范圍； 
    （1）、最小粒徑為0.5～0.6mm，最大粒徑為1.2～2.0mm。當對天然錳砂濾料的有效粒徑和不均勻系數有特殊要求時，可按要求來選擇濾料的粒徑范圍。 
    （2）、在各種粒徑范圍的天然錳砂濾料中，小于指定下限粒徑的不應大于3%；大于指定上限粒徑的不應大于2%。 
除鐵除錳用天然錳礦承托料的技術要求；   
     (1)、錳礦承托料與天然錳砂濾料應為同一產地的礦石，兩者的密度應基本相同。  
     (2)、錳礦承托層應不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑。承托料含泥量不應大于1%。   
     (3)、承托料的水浸出液應不含對人體有毒、有害物質。
錳砂濾料及承托料粒徑范圍；
    （1）、0.5-1.2mm，1-2mm，2～4mm，4～8mm，8～16mm，16～32mm。
    （2）、在各種粒徑范圍的錳礦承托料中，小于指定下限粒徑的及大于指定上限粒徑的均不應大于5%。 
天然錳砂濾料裝填方法；  
    （3）、配水系統安裝完畢以后，先將濾池內雜物全部清除，并疏通配水孔眼和配水縫隙，然后再用反沖洗法檢查配水系統是否符合設計要求。  
    （4）、在濾池內壁按承托料和錳砂濾料的各層頂高畫水平線，作為鋪裝高度標記。  
    （5）、仔細檢查不同粒徑范圍的承托料，按其粒徑范圍，從大到小依次清洗，以白備鋪裝。  
    （6）、鋪裝最下一層承托料時，應注意避免損壞濾池的配水系統。待裝承托料應吊運到池內，再行鋪撒;或者使池內充水至排水槽頂，再向水中均勻撒料，然后排水，使水面降至該層頂面高度水平上線，用鍬鋪勻。鋪裝人員不應直接在承托料上站立或行走，而宜站木板上操作;在池內的操作人員應盡量少，以免造成承托料的移動。在下一層鋪裝完成后，才能鋪裝上一層承托料。 
    （7）、每層承托料的厚度應準確、均勻，用鍬或刮板刮動表面，使其接近于水平面，高度應與鋪裝高度標記水平線相吻合。 
    （8）、在鋪完2～4mm的承托料后，應用該濾池上限沖洗強度沖洗，以排除承托料中的泥沙。 
    （9）、承托料全部分層鋪裝就位后，采用從池頂向水中均勻撒料的方法，撒入預計數量的錳砂濾料（包括應刮除的輕物質和小于指定下限粒徑的細顆粒），然后進行沖洗。沖洗后刮除輕物質和小于指定下限粒徑的顆粒。按上述方法操作后，如濾料厚度達不到規定的數值，應重復上述操作直到符合要求為止。
錳砂濾料物理化學參數； 
    （1）、錳砂理化性能參數；二氧化錳；20~45%、二氧化硅；17 ~ 20 %、鐵；15~20 %、比重；3.2 ~ 3.6g/cm3、容重；1.8~2.0 g/cm3 、鹽酸可溶率＜3.5 % 、含泥量；＜3%、破碎率和磨損率之和不應大于3%。
錳砂濾料成熟期； 
    （1）、除鐵、除錳濾池濾料一般采用天然錳砂、效果顯著濾料成熟期較短、一般7—15天、但造價較高（石英砂造價底濾料成熟期長3－6個月）。
錳砂濾料及承托層粒徑； 
    （1）、一般最大～2.0mm、最小～0.5mm之間， 
    （2）、錳砂承托層級配和厚度可參照快濾池。采用錳砂做濾料時、上面兩層承托層需用同樣含量及粒徑的錳砂代替為宜。
錳砂濾料裝填高度； 
    （1）、重力式過濾器除鐵除錳：濾層高度一般采用800～1200mm，規模較小的壓力式過濾器除鐵、除錳：設備一般采用1000～1200mm；同時除鐵除錳的單級過濾濾層一般取較高值，使過濾后的水質達到最佳效果。
濾速； 
    （1）、除鐵濾池一般為5～10m/h,含鐵量高時可采用較低濾速。除鐵除錳濾池和除錳濾速為5～8m/h。 
    （2）、反沖洗；其中水頭損失一般控制在1.5～2.5m。除鐵采用粒徑為0.6～1.2mm錳砂濾料時，沖洗強度為18L/s..m2;  粒徑為0.6～2.0mm 時為 22L/s.m2。其膨脹率分別為30％ 和22％。沖洗時間10～20min 。除鐵除錳采用天然錳砂濾料時，沖洗強度為16～20L/s..m2，期膨脹率為15％ 和2～25％。石英砂濾料時，沖洗強度為12～14L/s..m2，期膨脹率為27％ 和2～35％，沖洗時間為5～15min。
二、高錳酸鉀預氧化除錳技術:

        經試驗發現該除錳工藝不僅能有效的去除地表水中的錳離子,而且對氨氮、COD等污染物質也有較好的去除效果,同時高錳酸鉀預處理還能在一定程度上改善混凝沉淀性能,并降低水廠的氯耗,且經過經濟分析該工藝運行成本也較低。在石化水廠目前原水水質條件下,工藝最佳運行參數為:高錳酸鉀投加量=0.8mg/L;堿鋁投加量=8.0mg/L;氯投加量=2.0mg/L。其中高錳酸鉀投加點設在澄清池前進水管上。試驗表明:該除錳工藝具有流程簡單,管理控制方便,投資省,運行費用低等特點,有著顯著的經濟效益和深遠的社會效益,是一種理想的地表水除錳工藝。

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