淺談自來水廠地下水除鐵錳技術及應用,錳砂濾料技術要求

淺談自來水廠地下水除鐵錳技術及應用,錳砂濾料技術要求

      齊齊哈爾市自來水公司鐵鋒水廠，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 察設計院設計，日供水能力3萬ｔ，采用跌水曝氣、無閥濾池等傳統生產工藝。鐵鋒水廠位于城市東部，原水鐵、錳指標偏高。為了使出廠水鐵和錳的指標降低，

水廠在現有水處理設備設施的基礎上，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，經過3個月的試驗，效果明顯，處理后的水質有了較大的提高。
1.原水水質及工藝選擇
      鐵鋒水廠位于城市的東部，從原水含有的成分來看，超標的主要是鐵錳，原水屬于普通含硅酸型地下水水質，這種水質不存在除鐵除錳原水堿度不足及硅酸干擾問題，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用廣泛的除鐵除錳法，是含錳地

下水曝氣后竟濾層過濾，使高價錳的氫氧化物逐漸附著在濾料表面上，形成錳質濾膜，使濾料成為黑色或深色的錳質熟砂，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，使水中二價錳在較低PH值下就能被溶解氧化為高價錳從水中除去，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，在曝氣的過程中，氧氣的溶解率和二氧化碳溢出率對該氣體在水中的飽和濃度與實際濃度，曝氣接觸面積，曝氣時間和溫度，壓力因素有關。 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、跌水高度及跌水級數有關（每級跌落高度為0.5-1ｍ，

單寬流量20-50m3/hm2，曝氣后水中溶解氧可達2-5mg/ｌ）。我們將水廠的一次曝氣改變為二次曝氣，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錳離子。有的新濾料如石英砂對二價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間逐漸增高。提高了除錳效率。新濾料表面開始時

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

質參加反應，錳質活性濾膜的除錳過程，也是一個自動催化反應過程。開始，濾料表面生產的濾膜物質很少，故接觸氧化除錳能力也很小，這時的濾層以吸附除錳為主。隨著時間的推移，濾料表面的濾膜物質愈積愈多，濾層的接觸氧化除錳能力也越來越強。當接觸氧化

除錳能力的增加速率超過吸附能 力衰減時，濾層出水含錳量開始下降，從而使濾后水含錳量過程出現一個峰值。峰值后，濾層便以接觸氧化除錳為主。當濾后的水含錳量降至國標0.1ｍｇ／Ｌ以下時，濾層趨于成熟。 錳質活性濾膜的組成，催化劑是Mn3O4，如果水中溶解氧過高Mn3O4被氧化為Mn2O2而失去催化活性。
水中二價錳在接觸催化作用下總反應式為：2MN2＋↑＋O2＋4OH＝2MnO2↓＋2H2O
 33.結果
       3.1鐵、錳共存時的除錳問題鐵的氧化還原電位比錳要低，二價鐵對高價錳（三價和四價錳）便成為還原劑。因此二價鐵能大大阻礙二價錳的氧化。2Fe2＋MnO2＋2H2O＝2Fe3＋Mn2＋4OH
      只有在水中基本上不存在二價鐵的情況下，二價 錳才能被氧化，在接觸氧化除錳時，錳質濾膜優先吸 附二價鐵，然后才吸附二價錳。 當水中二價鐵存在時，濾膜一般不吸附錳。 濾膜吸附二價錳是接觸氧化的第一步，濾膜不能吸附錳，因此也無催化活性，水中鐵

錳共存時應先除鐵后除錳。
    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值的經濟有效措施。處理含錳、鐵地下水，一般要

求先除鐵后除錳。
4.結束語
      經過為期３個月的成熟期，5＃和6＃濾池的濾后水的鐵、錳指標均達到了國家標準，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改造了其它６座濾池，目前，水廠出廠水的各項指標均達到了國家飲用水標準。
5.錳砂濾料技術要求
      用于地下水除鐵除錳的天然錳砂，其錳的形態應以氧化錳為主。含錳量(以MnO2計)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。     
錳砂濾料要達到以下幾點；
    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%，這個是按質量算的。
    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可見的泥土木屑，含泥量不大于3%。
    5.錳砂濾料不能含有對人體有毒的物質。