淺談自來(lái)水廠地下水除鐵錳技術(shù)及應(yīng)用,錳砂濾料技術(shù)要求

淺談自來(lái)水廠地下水除鐵錳技術(shù)及應(yīng)用,錳砂濾料技術(shù)要求

      齊齊哈爾市自來(lái)水公司鐵鋒水廠，是一座始建于1977年的地下水處理廠。水廠由吉林省給水排水勘 察設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，日供水能力3萬(wàn)ｔ，采用跌水曝氣、無(wú)閥濾池等傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。鐵鋒水廠位于城市東部，原水鐵、錳指標(biāo)偏高。為了使出廠水鐵和錳的指標(biāo)降低，

水廠在現(xiàn)有水處理設(shè)備設(shè)施的基礎(chǔ)上，將5＃和6＃濾池的石英砂更換為錳砂，更改曝氣水箱，試用曝氣接觸氧化除錳工藝，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的試驗(yàn)，效果明顯，處理后的水質(zhì)有了較大的提高。
1.原水水質(zhì)及工藝選擇
      鐵鋒水廠位于城市的東部，從原水含有的成分來(lái)看，超標(biāo)的主要是鐵錳，原水屬于普通含硅酸型地下水水質(zhì)，這種水質(zhì)不存在除鐵除錳原水堿度不足及硅酸干擾問(wèn)題，因此選用接觸氧化法除鐵除錳工藝。 曝氣接觸氧化工藝是水處理應(yīng)用廣泛的除鐵除錳法，是含錳地

下水曝氣后竟濾層過(guò)濾，使高價(jià)錳的氫氧化物逐漸附著在濾料表面上，形成錳質(zhì)濾膜，使濾料成為黑色或深色的錳質(zhì)熟砂，這種自然形成的熟砂具有接觸催化作用，能大大加快氧化速度，使水中二價(jià)錳在較低PH值下就能被溶解氧化為高價(jià)錳從水中除去，在熟錳砂接觸

催化作用下的氧化除錳。
2.去除鐵錳方法
      2.1除鐵
      首先，我們改造了曝氣水箱，曝氣的作用，一是充氧，二是溢出水中的二氧化碳，提高PH值，在曝氣的過(guò)程中，氧氣的溶解率和二氧化碳溢出率對(duì)該氣體在水中的飽和濃度與實(shí)際濃度，曝氣接觸面積，曝氣時(shí)間和溫度，壓力因素有關(guān)。 曝氣的形式一般有跌水、

淋水、噴水、射流曝氣、板條式曝氣架等。我廠采用的是跌水曝氣法。即水自高處自由下落，帶著一定量的空氣進(jìn)入下部受水池，空氣以氣泡形式與水接觸，使水得以曝氣。跌水曝氣的溶氧效率，與跌水的單寬流量、跌水高度及跌水級(jí)數(shù)有關(guān)（每級(jí)跌落高度為0.5-1ｍ，

單寬流量20-50m3/hm2，曝氣后水中溶解氧可達(dá)2-5mg/ｌ）。我們將水廠的一次曝氣改變?yōu)槎�次曝氣，增加了曝氣量，提高了原水的PH值，除鐵效果明顯。
 除鐵方程式： 4Fe（HCO3）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3↓＋8CO2↑2.2
       2.2 除錳
       由示意圖可見，新濾料具有一定的除錳能力，這是由于新濾料能吸附水中的二價(jià)錳離子。有的新濾料如石英砂對(duì)二價(jià)錳離子的吸附能力很低，且隨著吸附逐漸趨于飽和，除錳的能力隨之降低，濾后的水含錳量也隨時(shí)間逐漸增高。提高了除錳效率。新濾料表面開始時(shí)

沒(méi)有錳質(zhì)活性濾膜，故沒(méi)有接觸氧化除錳能力，但隨著除錳過(guò)程的進(jìn)行，在濾料表面逐漸生成最初的錳質(zhì)濾膜，提交除錳效率濾料表面錳質(zhì)活性濾膜的除錳過(guò)程，首先是水中二價(jià)錳被濾膜吸附，然后被溶解氧化。被濾膜吸附的二價(jià)錳氧化水解后，又生成新的活性濾膜物

質(zhì)參加反應(yīng)，錳質(zhì)活性濾膜的除錳過(guò)程，也是一個(gè)自動(dòng)催化反應(yīng)過(guò)程。開始，濾料表面生產(chǎn)的濾膜物質(zhì)很少，故接觸氧化除錳能力也很小，這時(shí)的濾層以吸附除錳為主。隨著時(shí)間的推移，濾料表面的濾膜物質(zhì)愈積愈多，濾層的接觸氧化除錳能力也越來(lái)越強(qiáng)。當(dāng)接觸氧化

除錳能力的增加速率超過(guò)吸附能 力衰減時(shí)，濾層出水含錳量開始下降，從而使濾后水含錳量過(guò)程出現(xiàn)一個(gè)峰值。峰值后，濾層便以接觸氧化除錳為主。當(dāng)濾后的水含錳量降至國(guó)標(biāo)0.1ｍｇ／Ｌ以下時(shí)，濾層趨于成熟。 錳質(zhì)活性濾膜的組成，催化劑是Mn3O4，如果水中溶解氧過(guò)高M(jìn)n3O4被氧化為Mn2O2而失去催化活性。
水中二價(jià)錳在接觸催化作用下總反應(yīng)式為：2MN2＋↑＋O2＋4OH＝2MnO2↓＋2H2O
 33.結(jié)果
       3.1鐵、錳共存時(shí)的除錳問(wèn)題鐵的氧化還原電位比錳要低，二價(jià)鐵對(duì)高價(jià)錳（三價(jià)和四價(jià)錳）便成為還原劑。因此二價(jià)鐵能大大阻礙二價(jià)錳的氧化。2Fe2＋MnO2＋2H2O＝2Fe3＋Mn2＋4OH
      只有在水中基本上不存在二價(jià)鐵的情況下，二價(jià) 錳才能被氧化，在接觸氧化除錳時(shí)，錳質(zhì)濾膜優(yōu)先吸 附二價(jià)鐵，然后才吸附二價(jià)錳。 當(dāng)水中二價(jià)鐵存在時(shí)，濾膜一般不吸附錳。 濾膜吸附二價(jià)錳是接觸氧化的第一步，濾膜不能吸附錳，因此也無(wú)催化活性，水中鐵

錳共存時(shí)應(yīng)先除鐵后除錳。
    3.2曝氣
接觸氧化法除錳工藝流程
      地下水含氧量低，為使氧溶解于水，需使水曝氣。為了除錳，一般要求將水的PH值提高到7.5，而鐵鋒水廠的原水PH值為6.8，小于7.5，所以一般都要求提高水的PH值，曝氣去除水中的CO2，是提高水中PH值的經(jīng)濟(jì)有效措施。處理含錳、鐵地下水，一般要

求先除鐵后除錳。
4.結(jié)束語(yǔ)
      經(jīng)過(guò)為期３個(gè)月的成熟期，5＃和6＃濾池的濾后水的鐵、錳指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，證明水廠所選用的工藝安全可行。隨后，水廠又按照此方案陸續(xù)改造了其它６座濾池，目前，水廠出廠水的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
5.錳砂濾料技術(shù)要求
      用于地下水除鐵除錳的天然錳砂，其錳的形態(tài)應(yīng)以氧化錳為主。含錳量(以MnO2計(jì))不應(yīng)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(yōu)先采用經(jīng)過(guò)科學(xué)試驗(yàn)或生產(chǎn)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。     
錳砂濾料要達(dá)到以下幾點(diǎn)；
    1.錳砂濾料平均密度要在3.2-3.6之間。
    2.錳砂濾料鹽酸可溶率不能大于3.5%，這個(gè)是按質(zhì)量算的。
    3.錳砂濾料破碎率和磨損率總和不能大于3%。
    4.錳砂濾料不含有外來(lái)可見的泥土木屑，含泥量不大于3%。
    5.錳砂濾料不能含有對(duì)人體有毒的物質(zhì)。