地下水處理工藝

1、各種除鐵方法的特點各種除鐵方法的特點 地下水經(jīng)曝氣充氧后，水中的二價鐵離子發(fā)生如下反應(yīng)：地下水經(jīng)曝氣充氧后，水中的二價鐵離子發(fā)生如下反應(yīng)：22234104()8FeOH OFe OHH 實踐證明，提高實踐證明，提高pH值可使氧化速率提高，如果值可使氧化速率提高，如果pH值降值降低，氧化速度則明顯變慢。低，氧化速度則明顯變慢。通過上述分析，二價鐵的氧化需要一定的時間才能完成，但如果通過上述分析，二價鐵的氧化需要一定的時間才能完成，但如果有催化劑存在時，可大大縮短氧化時間。有催化劑存在時，可大大縮短氧化時間。接觸氧化法就是含鐵地接觸氧化法就是含鐵地下水經(jīng)曝氣后，立即進(jìn)入濾池，在濾料表面活性濾膜的催

2、化作用下水經(jīng)曝氣后，立即進(jìn)入濾池，在濾料表面活性濾膜的催化作用下，將二價鐵氧化成三價鐵，并附著在濾料表面上。下，將二價鐵氧化成三價鐵，并附著在濾料表面上。關(guān)于活性濾關(guān)于活性濾膜，人們做了大量的研究，經(jīng)過曝氣的含鐵水流經(jīng)新濾料時，初膜，人們做了大量的研究，經(jīng)過曝氣的含鐵水流經(jīng)新濾料時，初期出水含鐵量較高，隨著過濾的進(jìn)行，在濾料表面逐漸生成深褐期出水含鐵量較高，隨著過濾的進(jìn)行，在濾料表面逐漸生成深褐色的氫氧化鐵覆蓋膜即具有催化作用的活性濾膜，出水含鐵量也色的氫氧化鐵覆蓋膜即具有催化作用的活性濾膜，出水含鐵量也逐漸降低，一段時間后達(dá)到最低。從過濾開始到出水達(dá)到處理要逐漸降低，一段時間后達(dá)到最低。從過

3、濾開始到出水達(dá)到處理要求這段時間，稱為濾料的成熟期。求這段時間，稱為濾料的成熟期。 錳常與鐵共存于地下水中，其化學(xué)性質(zhì)與鐵也相近，但在錳常與鐵共存于地下水中，其化學(xué)性質(zhì)與鐵也相近，但在pH值中性范圍內(nèi)，幾乎不能為溶解氧所氧化，必須在催化劑值中性范圍內(nèi)，幾乎不能為溶解氧所氧化，必須在催化劑的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水除錳要比除鐵困難。除錳要比除鐵困難。 同充氧含鐵水過濾一樣，在過濾過程中，濾料表面逐漸生同充氧含鐵水過濾一樣，在過濾過程中，濾料表面逐漸生成活性膜，在活性膜的催化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)：成活性膜，在活性膜的催

4、化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)：22222224MnOH OMnOH 水中溶解氧在濾料表面將二價錳氧化成四價錳，并附著在濾水中溶解氧在濾料表面將二價錳氧化成四價錳，并附著在濾料表面上，也會使水中的料表面上，也會使水中的pH值下降。值下降。 對成熟的濾料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在濾料表面有高價鐵錳化合物對成熟的濾料進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在濾料表面有高價鐵錳化合物和大量的細(xì)菌，它們優(yōu)先吸附二價鐵錳離子，然后再進(jìn)行催化氧和大量的細(xì)菌，它們優(yōu)先吸附二價鐵錳離子，然后再進(jìn)行催化氧化?；?。接觸氧化法除鐵、除錳包括接觸氧化法除鐵、除錳包括曝氣曝氣和和過濾過濾兩個單元。兩個單元。 1、曝氣、曝氣u曝氣的目的曝氣的目的就是向水中溶入氧，以

5、滿足氧化二價鐵的需要，就是向水中溶入氧，以滿足氧化二價鐵的需要，有時也有去除水中二氧化碳以提高有時也有去除水中二氧化碳以提高pH值的作用。值的作用。u除鐵所需理論氧量可根據(jù)方程式計算出，每氧化除鐵所需理論氧量可根據(jù)方程式計算出，每氧化1mgL的二價鐵，需氧的二價鐵，需氧0.14mgL，考慮到水中其他雜質(zhì)耗氧及氧，考慮到水中其他雜質(zhì)耗氧及氧在水中擴(kuò)散的因素，在水中擴(kuò)散的因素，實際所需氧量按理論需氧量的實際所需氧量按理論需氧量的35倍計倍計算。算。除錳所需理論氧量可根據(jù)方程式計算出，每氧化除錳所需理論氧量可根據(jù)方程式計算出，每氧化1mgL的二價錳，需氧的二價錳，需氧0.29mgL，實際所需氧量須比

6、理論值高。實際所需氧量須比理論值高。 曝氣裝置有多種形式，常用的有跌水曝氣、射流曝氣、蓮蓬頭曝曝氣裝置有多種形式，常用的有跌水曝氣、射流曝氣、蓮蓬頭曝氣、曝氣塔曝氣等。氣、曝氣塔曝氣等。 跌水曝氣裝置跌水曝氣裝置1-溢流堰；溢流堰；2-下落水舌；下落水舌；3-受水池水面；受水池水面；4-氣泡；氣泡； 5-原水管原水管一般采用一般采用13級跌水，級跌水，每次跌水高度為每次跌水高度為0.51.0m，堰口流量為，堰口流量為2050m3/(hm2)。其。其特點是曝氣效果好、特點是曝氣效果好、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單，運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單，適用于對曝氣要求不適用于對曝氣要求不高的重力式濾池。高的重力式濾池。射流

7、曝氣，利用水射器的射流曝氣，利用水射器的抽吸作用吸入空氣，其優(yōu)抽吸作用吸入空氣，其優(yōu)點是曝氣效果好、運(yùn)行可點是曝氣效果好、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單、管理方便，靠、構(gòu)造簡單、管理方便，缺點是不能去除水中二氧缺點是不能去除水中二氧化碳以提高化碳以提高pH值、水射器值、水射器工作效率低。非常適合小工作效率低。非常適合小型壓力式裝置。水射器的型壓力式裝置。水射器的構(gòu)造應(yīng)根據(jù)供氣量、工作構(gòu)造應(yīng)根據(jù)供氣量、工作水壓力、出口壓力等設(shè)計。水壓力、出口壓力等設(shè)計。射流曝氣裝置射流曝氣裝置 1-深井泵；深井泵；2-水射器；水射器；3-除鐵濾池除鐵濾池蓮蓬頭曝氣有蓮蓬頭和蓮蓬頭曝氣有蓮蓬頭和穿孔管兩種裝置，圖為穿孔管兩種

8、裝置，圖為蓮蓬頭曝氣裝置，蓮蓬蓮蓬頭曝氣裝置，蓮蓬頭安裝在濾池水面以上頭安裝在濾池水面以上1.52.5m處，每處，每1.01.5 m2濾池面積安裝一濾池面積安裝一個蓮蓬頭，蓮蓬頭上的個蓮蓬頭，蓮蓬頭上的孔口直徑為孔口直徑為48mm，孔口向下和中垂線夾角孔口向下和中垂線夾角不大于，孔眼流速不大于，孔眼流速23m/s。其優(yōu)點是曝氣效。其優(yōu)點是曝氣效果好、運(yùn)行可靠、構(gòu)造果好、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單、管理方便，缺點簡單、管理方便，缺點是蓮蓬頭因堵塞需更換。是蓮蓬頭因堵塞需更換。蓮蓬頭曝氣裝置蓮蓬頭曝氣裝置曝氣塔曝氣如圖所示曝氣塔曝氣如圖所示:在塔在塔中填以多層板條或中填以多層板條或13層層厚度為厚度為0.

9、30.4m的焦炭或的焦炭或礦渣填料層，含鐵錳的水礦渣填料層，含鐵錳的水從塔頂?shù)拇┛坠車娏芏?，從塔頂?shù)拇┛坠車娏芏拢谝运位蛩さ男问酵ㄔ谝运位蛩さ男问酵ㄟ^填料層時溶入氧，其特過填料層時溶入氧，其特點是空氣與水接觸時間長，點是空氣與水接觸時間長，充氧效果好，但當(dāng)水中有充氧效果好，但當(dāng)水中有懸浮物質(zhì)或含鐵錳量很高懸浮物質(zhì)或含鐵錳量很高時，易使填料堵塞。時，易使填料堵塞。曝氣塔曝氣裝置曝氣塔曝氣裝置1-焦炭層焦炭層3040mm；2-浮球閥浮球閥如果鐵錳含量很如果鐵錳含量很高，一級過濾不高，一級過濾不能獲得合格水時，能獲得合格水時，可采用設(shè)置兩個可采用設(shè)置兩個濾池進(jìn)行過濾即濾池進(jìn)行過濾即兩級

10、過濾，前一兩級過濾，前一個濾池除鐵，后個濾池除鐵，后一個濾池除錳；一個濾池除錳；或采用雙層濾料或采用雙層濾料過濾，上層除鐵，過濾，上層除鐵，下層除錳。下層除錳。除鐵除錳雙層濾池除鐵除錳雙層濾池 氟在自然界中分布極為廣泛，水源不同程度地含有氟離氟在自然界中分布極為廣泛，水源不同程度地含有氟離子。一般認(rèn)為，微量的氟是人體所必需的，有利于骨骼的堅子。一般認(rèn)為，微量的氟是人體所必需的，有利于骨骼的堅固性，有一定的防齲作用但過量的氟對人體是有害的，主固性，有一定的防齲作用但過量的氟對人體是有害的，主要損害牙齒的釉質(zhì)、骨骼的成骨和破骨活動，并影響全身各要損害牙齒的釉質(zhì)、骨骼的成骨和破骨活動，并影響全身各組

11、織器官，輕者出現(xiàn)氟斑牙和全身各個骨骼及關(guān)節(jié)部位疼痛組織器官，輕者出現(xiàn)氟斑牙和全身各個骨骼及關(guān)節(jié)部位疼痛等癥狀，較重者呈現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬及運(yùn)動機(jī)能障礙，嚴(yán)重者呈現(xiàn)等癥狀，較重者呈現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬及運(yùn)動機(jī)能障礙，嚴(yán)重者呈現(xiàn)軀干變形和癱瘓，以致造成終生殘廢軀干變形和癱瘓，以致造成終生殘廢。地下水的除氟方法主要有吸附過濾法、混凝法、離子交換法、地下水的除氟方法主要有吸附過濾法、混凝法、離子交換法、電滲析法等，其中電滲析法等，其中應(yīng)用較多的是吸附法，作為濾料的吸附劑應(yīng)用較多的是吸附法，作為濾料的吸附劑主要是活性氧化鋁和骨炭主要是活性氧化鋁和骨炭。 1、活性氧化鋁過濾法、活性氧化鋁過濾法 活性氧化鋁是兩性物質(zhì)，等電活

12、性氧化鋁是兩性物質(zhì)，等電點約在點約在9.5，當(dāng)水的，當(dāng)水的pH值小于值小于9.5時時可吸附陰離子，對氟有極大的選擇可吸附陰離子，對氟有極大的選擇性，大于性，大于9.5時可吸附陽離子。除氟時可吸附陽離子。除氟用的活性氧化鋁為白色顆粒狀多孔用的活性氧化鋁為白色顆粒狀多孔吸附劑，有較大的表面積。吸附劑，有較大的表面積。活性氧化鋁在使用前進(jìn)行活化，活化反應(yīng)為：活性氧化鋁在使用前進(jìn)行活化，活化反應(yīng)為：除氟時的反應(yīng)為：除氟時的反應(yīng)為：活性氧化鋁失去除氟能力后，可用活性氧化鋁失去除氟能力后，可用1%2%濃度的硫酸鋁溶濃度的硫酸鋁溶液再生，再生反應(yīng)為：液再生，再生反應(yīng)為：u吸附容量是指每吸附容量是指每1g活性

13、氧化鋁所能吸附氟的重量，活性氧化鋁所能吸附氟的重量，一般為一般為1.24.5mgFg。AI2O3與原水的氟濃度、與原水的氟濃度、pH值、活性氧化鋁的顆粒大小、接觸時間等因素值、活性氧化鋁的顆粒大小、接觸時間等因素有關(guān)。原水的氟濃度高，則吸附容量大；原水的有關(guān)。原水的氟濃度高，則吸附容量大；原水的pH值在值在58之間吸附量大，以之間吸附量大，以5.5為最佳；我國多將為最佳；我國多將pH值控制在值控制在6.57.0之間；顆粒小，吸附容量大，之間；顆粒小，吸附容量大，且再生容易，考慮反洗時小顆粒易流失，一般選用且再生容易，考慮反洗時小顆粒易流失，一般選用粒徑為粒徑為13mm；接觸時間長，吸附容量大，

14、一般；接觸時間長，吸附容量大，一般都在都在15min以上。以上。固定床固定床是指在操作過程中吸附劑固定填放在吸附設(shè)備中，是是指在操作過程中吸附劑固定填放在吸附設(shè)備中，是水處理吸附工藝中最常用的一種方式。水處理吸附工藝中最常用的一種方式?；钚匝趸X過濾法除氟工藝比較活性氧化鋁過濾法除氟工藝比較簡單，一般采用簡單，一般采用固定床固定床，濾層厚，濾層厚度為度為1.11.5m，濾速為，濾速為36mh，當(dāng)運(yùn)行至濾料失效，即進(jìn)行反洗，當(dāng)運(yùn)行至濾料失效，即進(jìn)行反洗，使濾層膨脹率為使濾層膨脹率為30%50%，去除，去除濾層中的懸浮物后，進(jìn)行再生。濾層中的懸浮物后，進(jìn)行再生。再生劑可用硫酸鋁或再生劑可用硫酸鋁或

15、NaOH溶液，溶液，其濃度和用量應(yīng)通過試驗確定，其濃度和用量應(yīng)通過試驗確定，再生時間一般為再生時間一般為1.01.5h，再生后，再生后須用除氟水反洗，然后進(jìn)水除氟須用除氟水反洗，然后進(jìn)水除氟至出水合格為正式運(yùn)行開始。至出水合格為正式運(yùn)行開始。2、骨炭過濾法、骨炭過濾法 骨炭骨炭是由獸骨燃燒去掉有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)品，主要成分是磷是由獸骨燃燒去掉有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)品，主要成分是磷酸三鈣和炭，起除氟作用的是磷酸三鈣，因此又稱磷酸三酸三鈣和炭，起除氟作用的是磷酸三鈣，因此又稱磷酸三鈣過濾法。關(guān)于骨炭中磷酸三鈣的分子式，國外認(rèn)為是鈣過濾法。關(guān)于骨炭中磷酸三鈣的分子式，國外認(rèn)為是Ca3(PO4)2CaCO3，國內(nèi)認(rèn)為是，

16、國內(nèi)認(rèn)為是Ca10(PO4)6(OH)2。除氟反。除氟反應(yīng)為：應(yīng)為：當(dāng)原水氟含量量高時，由于反應(yīng)向右進(jìn)行氟被去除。當(dāng)原水氟含量量高時，由于反應(yīng)向右進(jìn)行氟被去除。OHFPOCaFOHPOCa22)(2)()(641026410骨炭已推薦于發(fā)展中國骨炭已推薦于發(fā)展中國家飲水除氟家飲水除氟.但由于骨炭但由于骨炭易溶于酸易溶于酸,只能在只能在pH7左左右運(yùn)行右運(yùn)行,而且磨耗較大而且磨耗較大,美美國從國從1971年起停止使用年起停止使用.我國目前應(yīng)用骨炭除氟我國目前應(yīng)用骨炭除氟劑的數(shù)量僅次于活性氧劑的數(shù)量僅次于活性氧化鋁。由于動物骨骼的化鋁。由于動物骨骼的來源及加工方法不同來源及加工方法不同,各各種骨炭對氟的吸收特性種骨炭對氟的吸收特性有很大的差異有很大的差異.對比黑色、對比黑色、灰色和白色骨炭的除氟灰色和白色骨炭的除氟效果以黑色骨炭最為有效果以黑色骨炭最為有效效 骨炭吸附一定時間后需骨