地下水除鐵除錳技術(shù)探討

地下水除鐵除錳技術(shù)探討地下水除鐵除錳技術(shù)探討地下水除鐵除錳技術(shù)探討xxx公司地下水除鐵除錳技術(shù)探討文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度地下水除鐵除錳技術(shù)探討RSS打印復(fù)制鏈接大中小發(fā)布時(shí)間：2011-04-2708:27:511、地下水除鐵、除錳原理由于鐵和錳的性質(zhì)很相似，所以去除鐵和錳的原理也相同，即：用氧化法充分曝氣，把水中的溶解態(tài)的+2價(jià)鐵和錳氧化成+3價(jià)鐵和+4價(jià)猛的不溶態(tài)化合物，經(jīng)氧化和絮凝后，生成的鐵、錳沉淀物可經(jīng)過(guò)濾而去除，從而達(dá)到除鐵、除錳的功效。2、傳統(tǒng)地下水除鐵、除錳技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直使用物理化學(xué)的方法去除水中的二價(jià)鐵和二價(jià)錳。美國(guó)從1950年就將錳質(zhì)綠砂有效的運(yùn)用到除鐵和除錳過(guò)程。曝氣氧化法此法是利用空氣中的氧氣與水中的+2價(jià)鐵和錳接觸，將其氧化成+3價(jià)鐵和+4價(jià)錳的化合物，然后經(jīng)沉淀，過(guò)濾達(dá)到除鐵、除錳的目的。此過(guò)程去除鐵、錳所需的PH值應(yīng)不低于，PH值越高，氧化速度越快。向水中曝氣的目的除了提供足夠的氧氣外，還有去除水中的CO2以提高水的PH。曝氣接觸氧化法經(jīng)過(guò)曝氣，使得含有溶解氧的水通過(guò)含有鐵質(zhì)和錳質(zhì)的活性濾料，在所含鐵質(zhì)和二氧化錳的催化作用下，二價(jià)的鐵和錳的氧化速率大大加快，進(jìn)而被活性濾料去除。其中，活性濾料可以是天然錳砂，也可由普通的砂濾料經(jīng)熟化而形成。接觸氧化法所需的PH值不低于，一般要大于。此過(guò)程曝氣的目的是向水中提供足夠的氧氣。氯氧化法氯是比氧更強(qiáng)的氧化劑，當(dāng)PH大于時(shí)，氯就可以迅速的將二價(jià)鐵和錳氧化成三價(jià)鐵和四價(jià)錳。經(jīng)濾砂過(guò)濾，去除生成的鐵、錳絮凝物。藥劑氧化法藥劑氧化法是利用具有強(qiáng)氧化性的化學(xué)藥劑來(lái)氧化水中的二價(jià)鐵和二價(jià)錳。例如高錳酸鉀氧化，氯氧化等。此外，還有生物法去除水中的鐵、錳。3、改性濾料的性能改性濾料是在載體（普通石英砂濾料、陶粒濾料或一些表面積大的天然材料）表面涂以金屬氧化物或氫氧化物，在水分子存在的條件下，金屬氧化物表面具有大量的羥基集團(tuán)，羥基化后的表面可以與水中的金屬離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，從而改變?cè)瓰V料顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)，以提高濾料的截污能力。即使在中性環(huán)境中，也能提高濾料對(duì)鐵錳的吸附能力。與傳統(tǒng)濾料相比，改性濾料具有更多的表面吸附點(diǎn)位，因此，它比天然錳砂或石英砂具有更明顯的除鐵、除錳優(yōu)勢(shì)。為增大濾料顆粒的表面分子結(jié)構(gòu)的附著力，必須在濾料表面形成具有較高范德華力常數(shù)的一層化學(xué)薄膜。薄膜中所含的化合物的分子量越大，其對(duì)顆粒的吸附能力就越強(qiáng)。目前，國(guó)內(nèi)外已對(duì)改性濾料進(jìn)行了大量的研究工作。我國(guó)早在1950年，李圭白先生等人在采用錳砂過(guò)濾去除地下水中的鐵錳時(shí)取得了顯著的效果。后來(lái)，同濟(jì)大學(xué)的嚴(yán)煦世等人也對(duì)改性濾料的應(yīng)用方面作了大量的基礎(chǔ)性研究工作；國(guó)外對(duì)于改性濾料的研究范圍更加廣泛。1989年起，美國(guó)華盛頓大學(xué)MarKM。Benjamin等人對(duì)鐵化合物去除多種金屬離子作了深入的研究，發(fā)現(xiàn)改性濾料的過(guò)濾效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于石英砂。在烏克蘭基礎(chǔ)建筑工業(yè)大學(xué)的一個(gè)課題組的研究結(jié)果也顯示了改性濾料在去除鐵錳的過(guò)程中可以縮短濾池的成熟期，改善濾池成熟期前出水水質(zhì)。綜合大量的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)改性濾料的過(guò)濾效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）去除水中的懸浮雜質(zhì)。同濟(jì)大學(xué)高乃云等人采用氧化鋁改性石英砂作為濾料，進(jìn)行強(qiáng)化過(guò)濾處理微污染水的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石英砂經(jīng)處理后的表面零電荷PH值由提高到。因此，即使是微污染原水在采用改性的石英砂處理時(shí)，不需要再添加任何混凝劑就可以達(dá)到降低濁度的目的。并且原水中的懸浮雜質(zhì)以及微量溶解性有機(jī)物也有不同程度的去除。（2）吸附水中的重金屬離子，如Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+、Cr2+等，去除機(jī)理主要是化學(xué)吸附、離子交換吸附和離子沉淀。（3）去除水中的砷。等人用無(wú)定型的氫氧化鐵來(lái)吸附水中的As（Ⅲ）和As（Ⅴ），結(jié)果表明，在吸附劑和砷濃度比例恰當(dāng)及適當(dāng)?shù)腜H條件下，可以使砷的去除率達(dá)到92%。（4）去除水中的硒。利用氧化鋁覆蓋的砂粒作為吸附劑，可以有效的去除水中的Se（Ⅵ）和Se（Ⅳ）。在適當(dāng)?shù)腜H值、吸附劑量以及吸附時(shí)間的條件下，Se的去除率可達(dá)將近100%。（5）去除水中的微生物，去除機(jī)理主要是利用濾料表面的電性、強(qiáng)化靜電吸附或者降低靜電排斥。4、鐵質(zhì)濾膜、錳質(zhì)濾膜當(dāng)含有鐵、錳的水長(zhǎng)期通過(guò)濾料表面時(shí)，在濾料表面就會(huì)生成鐵質(zhì)和錳質(zhì)濾膜。由于該性濾料對(duì)鐵、錳的吸附能力更強(qiáng)，所以經(jīng)過(guò)改性濾料可以縮短鐵質(zhì)、錳質(zhì)濾膜的形成時(shí)間，自然條件下形成的鐵質(zhì)濾膜往往需要幾個(gè)禮拜的時(shí)間，而形成錳質(zhì)濾膜的時(shí)間就更久。所形成的鐵質(zhì)、錳質(zhì)濾膜對(duì)鐵、錳的去除一般具有催化作用，即我們所稱的“活性濾膜”。鐵質(zhì)濾膜在天然錳砂接觸氧化除鐵的過(guò)程中，人們一直認(rèn)為起接觸催化作用的是二氧化錳，但經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，天然錳砂表面在除鐵過(guò)程中會(huì)附著一層鐵質(zhì)化合物，按照以往人們的觀點(diǎn)，錳砂表面附著鐵質(zhì)化合物后，其催化作用應(yīng)該減弱，然而，實(shí)驗(yàn)結(jié)果恰恰相反，錳砂的接觸催化作用不但沒(méi)有減弱，反而有大大的提高。這說(shuō)明起催化作用的不是錳質(zhì)化合物，而是鐵質(zhì)化合物，即鐵質(zhì)活性濾膜，天然錳砂對(duì)鐵質(zhì)活性濾膜只起到承載的作用。關(guān)于鐵質(zhì)活性濾膜的組成，尚有不同的看法，李圭白先生認(rèn)為，鐵質(zhì)活性濾膜的化學(xué)組成為，新鮮的濾膜具有最強(qiáng)的催化活性，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，濾膜脫水、老化，催化活性也會(huì)隨之減弱，濾膜老化最終生成羥基氫氧化鐵（FeOOH），之后便喪失催化活性；高井雄提出，在除鐵濾池中自然形成的FeOOH的羥基表面起接觸催化作用?，F(xiàn)在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)研究出人工合成的與自然形成的濾膜具有相同除鐵、除錳作用的活性濾膜。錳質(zhì)濾膜利用接觸氧化法形成錳質(zhì)活性濾膜除錳的技術(shù)已經(jīng)困擾人們多年，問(wèn)題在于錳質(zhì)活性濾膜的形成需要很長(zhǎng)的時(shí)間，并且形成的濾膜不穩(wěn)定，經(jīng)反沖洗后很容易脫落。實(shí)驗(yàn)中的錳砂是利用氯化錳和高錳酸鉀通過(guò)濾料，經(jīng)反復(fù)處理以及人工的穩(wěn)定處理，在介質(zhì)表面形成一層氧化膜（MnO2·H2O）而形成的。MnO2·H2O所利用的是原水中的鐵和錳，它也是錳質(zhì)濾膜的一個(gè)組成部分。在很多文章中，我們可以看到對(duì)于錳質(zhì)濾膜組分的見(jiàn)解，李圭白先生在所著文章中寫道，錳質(zhì)活性濾膜的主要成分是MnO2。而大量的實(shí)驗(yàn)研究表明，錳質(zhì)濾膜是很復(fù)雜的，它是多種錳化合物的混合物，可用化學(xué)式MnOx（x=）表示。近來(lái)有人認(rèn)為它可能是黑錳礦（x=）和水黑錳礦（x=）的混合物。對(duì)于錳質(zhì)活性濾膜的制備雖有很多的意見(jiàn)，但所生成的濾膜往往活性不強(qiáng)，或者沒(méi)有活性。對(duì)于鐵和錳尤其是錳的去除效率不高。實(shí)驗(yàn)室常用的方法是用氯化錳和高錳酸鉀水浴加熱，然后使用活性氧化鋁為介質(zhì)，對(duì)活性氧化鋁進(jìn)行改性，在其表面附著一層錳的化合物，由于所生成的物質(zhì)呈黑色，故又稱為“黑砂”，生成“黑砂”的反應(yīng)式如下：3Mn2++2MnO-4+2H2O=5MnO2↓+4H+“黑砂”除錳的過(guò)程實(shí)質(zhì)是綠砂表面的對(duì)水中錳離子的離子交換吸附，吸附的錳繼續(xù)被氧化成錳的高價(jià)氧化物，從而可以達(dá)到催化劑的再生。雖然通過(guò)理論分析，按照化學(xué)反應(yīng)式，錳質(zhì)濾膜似乎是二氧化錳，但是由于穩(wěn)定的，具有催化活性的錳質(zhì)濾膜較鐵質(zhì)濾膜更難形成，所以現(xiàn)在還未通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法人工合成與長(zhǎng)期自然形成的具有相同催化活性的錳質(zhì)濾膜。在這方面還有待于更多的實(shí)驗(yàn)研究。5、結(jié)語(yǔ)由于鐵和錳的毒理性很弱，一般不會(huì)給人的身體帶來(lái)危害，所以人們對(duì)除鐵、除錳的關(guān)注不夠深切。鐵和錳的性質(zhì)相似，所以水處理過(guò)程中常將兩者同步去除。但錳的氧化還原電位較鐵的高，所以比鐵更難去除。現(xiàn)在一些地方已經(jīng)建成除鐵、除錳水廠，但是處理效果并不是很好。原因在于改性濾料制備過(guò)程的費(fèi)用比較高，所以不適用于大型的水處理廠；對(duì)于鐵質(zhì)活性濾膜和錳質(zhì)活性濾膜去除水中鐵、錳的研究還處于實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)尚不成熟?，F(xiàn)在人們又把目光投向生物法去除鐵、錳，并且已經(jīng)取得一些成效。所以，目前很多地方采用接觸氧化法并在濾膜中接種微生物的方法來(lái)進(jìn)行鐵、錳的去除，這也將成為除鐵、除錳技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。淺談嘎巴屯凈水廠除鐵、錳工藝設(shè)計(jì)RSS打印復(fù)制鏈接大中小發(fā)布時(shí)間：2008-03-0212:18:00簡(jiǎn)介：通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)工藝的介紹，闡述嘎巴屯凈水廠機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔+無(wú)閥過(guò)濾器二級(jí)串聯(lián)處理的工藝設(shè)計(jì)及特點(diǎn)，闡明了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意和仍需解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵字：曝氣塔無(wú)閥過(guò)濾器處理工藝問(wèn)題三臺(tái)子礦區(qū)給水工程擔(dān)負(fù)著遼寧鐵法煤業(yè)集團(tuán)公司小康礦、大平礦及礦區(qū)居住區(qū)的供水任務(wù)，設(shè)計(jì)總供水規(guī)模為18000m3/d，工程分期建設(shè)，一期楊家窩棚水源供水工程已先期投入使用，供水規(guī)模為5000m3/d，二期二家子水源供水工程于1998年開(kāi)始施工，供水規(guī)模為13000m3二期供水工程水源取自兩家子水源地，水源為第四系潛水地下水，水質(zhì)鐵錳超標(biāo)嚴(yán)重，設(shè)計(jì)采用了機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔+無(wú)閥過(guò)濾器二級(jí)串聯(lián)處理工藝，工藝處理及污泥處理實(shí)現(xiàn)了全部設(shè)備化，并對(duì)無(wú)閥過(guò)濾器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)，污泥處理系統(tǒng)采用了地面式豎流沉淀器，工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行了有益、創(chuàng)新的嘗試。礦區(qū)二期給水工程歷經(jīng)了緩建、恢復(fù)建設(shè)兩個(gè)階段，工程狀況發(fā)生了巨大的變化。原設(shè)計(jì)兩家子水源地共10眼水源井，供水能力13000m3/d，由于地下水資源的重新規(guī)劃，供礦區(qū)的水源僅能保證5眼水源井，供水能力6400m3/d。而恢復(fù)建設(shè)前，兩家子加壓站1000m嘎巴屯凈水廠已投產(chǎn)試運(yùn)，出水鐵、錳指標(biāo)符合國(guó)家生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，本文通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)工藝的介紹，闡述嘎巴屯凈水廠機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔+無(wú)閥過(guò)濾器二級(jí)串聯(lián)處理的工藝設(shè)計(jì)及特點(diǎn)，闡明了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意和仍需解決問(wèn)題。1除鐵錳工藝選擇及設(shè)計(jì)處理工藝流程根據(jù)除錳基理及我國(guó)多年的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，地下水除錳工藝大多采用曝氣接觸氧化法。一般采用跌水、淋水、射流曝氣、壓縮空氣、接觸式曝氣塔、機(jī)械通風(fēng)曝氣塔等曝氣裝置；過(guò)濾裝置可分為壓力式和重力式兩種形式，壓力式過(guò)濾形式以壓力過(guò)濾器為主，濾料分為天然錳砂濾料和纖維濾料；重力過(guò)濾形式以濾池為主，常用的濾池形式有普通快濾池、無(wú)閥濾池等，濾料為天然錳砂濾料。由于原水含鐵、錳指標(biāo)分別為l、l，鐵錳超標(biāo)嚴(yán)重，本設(shè)計(jì)根據(jù)原水水質(zhì)采用重力式機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔+重力式無(wú)閥過(guò)濾器二級(jí)除鐵、錳工藝，其工藝流程為：工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)曝氣塔曝氣塔采用機(jī)械通風(fēng)接觸式曝氣塔，曝氣填料采用活化無(wú)毒多面空心球雙層布置。水源井來(lái)水從塔的上端均勻配水進(jìn)入塔體，通過(guò)雙層空心球盡可能與填料接觸，填料下設(shè)置離心軸流風(fēng)機(jī)由下至上向塔內(nèi)充氧，達(dá)到對(duì)原水進(jìn)行充分曝氣的作用。曝氣塔設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為25m3/，直徑為φ3000，單臺(tái)產(chǎn)水量為175m3/h，配套4-72-4型離心風(fēng)機(jī)（Q=9750-14750m無(wú)閥過(guò)濾器過(guò)濾裝置采用無(wú)閥過(guò)濾器，由于原水鐵錳含量較高，設(shè)計(jì)采用二級(jí)串聯(lián)除鐵錳工藝，原水經(jīng)曝氣塔充分曝氣后重力進(jìn)入一級(jí)除鐵過(guò)濾器，經(jīng)一級(jí)處理后進(jìn)入中間水池，經(jīng)中間水池提升泵進(jìn)入二級(jí)除錳過(guò)濾器。兩級(jí)過(guò)濾采用同型號(hào)無(wú)閥過(guò)濾器，濾料為連云港產(chǎn)的天然錳砂，三臺(tái)過(guò)濾器為一組，兩工一備，反沖洗實(shí)現(xiàn)水力自動(dòng)反沖并輔助壓縮空氣沖洗。凈水車間共設(shè)無(wú)閥過(guò)濾器二組共6臺(tái)，除鐵除錳各一組3臺(tái)，單臺(tái)直徑為φ4700，每組產(chǎn)水量為320m3/h，濾速為10m/h，濾料層厚為900mm，終期水頭損失為，反沖洗強(qiáng)度為18L/，氣沖洗強(qiáng)度為15L/,配套Q=20m3/min，H=6m反沖洗水處理系統(tǒng)為避免水資源的浪費(fèi)，防止高濃度含鐵、錳廢水進(jìn)入礦區(qū)污水系統(tǒng)，影響污水處理廠的正常運(yùn)行，本設(shè)計(jì)對(duì)反沖洗水進(jìn)行了收集和處理。凈水車間外設(shè)置V=400m3生產(chǎn)廢水池，內(nèi)設(shè)HJ-1600混合攪拌機(jī)四臺(tái)，防止污泥沉淀，內(nèi)設(shè)（Q=25m3/h，H=8m/s，污泥經(jīng)沉淀器分離后，清水回流至中間水池，污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)污泥分級(jí)濃縮后提升至DYL-500型帶式壓濾機(jī)壓濾后泥餅外運(yùn)。設(shè)置加藥裝置一套，藥劑為聚丙烯酰胺。2工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)無(wú)閥過(guò)濾器用于地下水除鐵、錳處理的技術(shù)改進(jìn)無(wú)閥過(guò)濾器屬于小阻力配水系統(tǒng)，反沖洗壓力很難保證，在國(guó)內(nèi)除鐵、錳工藝選擇中一般選擇雙閥或普通快濾池作為終端處理構(gòu)筑物，本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)能力為Q=13000m3/d中小型水廠，水質(zhì)為鐵、錳含量較高的地下水，采用設(shè)備化的無(wú)閥過(guò)濾器在工藝選擇上確實(shí)有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)上述問(wèn)題，本設(shè)計(jì)對(duì)無(wú)閥過(guò)濾器采取了以下措施：①為防止鐵離子穿透一級(jí)除鐵濾層，將傳統(tǒng)的700mm濾料層加厚至900mm；②為防止濾料板結(jié)，在承托層的上方布置了豐字型氣體反沖洗管，反沖洗時(shí)進(jìn)行氣水防沖；③由于設(shè)計(jì)規(guī)模變化，原一、二級(jí)除鐵、錳各設(shè)兩組無(wú)閥過(guò)濾器，本設(shè)計(jì)改變無(wú)閥過(guò)濾器兩臺(tái)一組的習(xí)慣，設(shè)三臺(tái)過(guò)濾為一組，除鐵除錳各一組，通過(guò)過(guò)濾器水箱連通管閥門切換，三臺(tái)過(guò)濾器可任意兩臺(tái)并聯(lián)工作，當(dāng)一臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)濾料板結(jié)時(shí)，保留三臺(tái)同時(shí)工作的可能，為設(shè)備檢修、更換濾料、實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制反沖提供了設(shè)計(jì)上的保證；④為實(shí)際運(yùn)行管理方便無(wú)閥過(guò)濾器進(jìn)行了上述改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了氣水反沖、過(guò)濾裝置的交替使用，有效的解決了重力式無(wú)閥過(guò)濾器自身的缺點(diǎn)，工程2001年9月驗(yàn)收移交以來(lái)，過(guò)濾效果良好，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)反沖洗，反沖洗周期為12-48小時(shí)，出水水質(zhì)鐵、錳指標(biāo)分別為l、l，完全符合國(guó)家生活飲用水鐵、錳l、l的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。豎流沉淀器排泥設(shè)計(jì)改進(jìn)豎流沉淀器用于污泥處理系統(tǒng)的泥水分離，常規(guī)設(shè)計(jì)泥斗設(shè)在地下，排泥采用側(cè)向靜壓排泥，由于鐵錳泥的自身特點(diǎn)，將泥斗設(shè)于地下極易造成污泥板結(jié)，清理有十分困難。本設(shè)計(jì)將該處理裝置完全設(shè)于地面上，排泥通過(guò)泥斗下方的排空、排泥管進(jìn)行排泥，打破了常規(guī)設(shè)計(jì)的排泥方式，解決了維修、清理的實(shí)際困難，運(yùn)行效果良好。3工藝設(shè)計(jì)體會(huì)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

系統(tǒng)超越管道的設(shè)置含鐵、錳地下水給水工程一般均由水源地、加壓站、輸水管道、凈配水廠等工程組成，由于輸水管道在施工竣工后必須進(jìn)行清洗，管道清洗廢水含有大量泥砂，進(jìn)入處理系統(tǒng)勢(shì)必造成濾料的堵塞甚至報(bào)廢。因此在凈、配水廠的設(shè)計(jì)中必須考慮進(jìn)入系統(tǒng)前的超越。

系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備的匹配對(duì)于鐵、錳含量高而采用重力式二級(jí)串聯(lián)處理工藝的