錳砂濾池處理高濃度鐵錳及氨氮地下水pH影響、錳砂除鐵除錳濾料技術(shù)要求

錳砂濾池處理高濃度鐵錳及氨氮地下水pH影響、錳砂除鐵除錳濾料技術(shù)要求

錳砂濾池處理高濃度鐵錳及氨氮地下水pH影響；

    地下水除鐵除錳是水工業(yè)中一個(gè)歷史悠久的研究課題，國(guó)內(nèi)外已對(duì)此展開了大量的研究。地下水除鐵除錳理論及技術(shù)先后經(jīng)歷了自然氧化法、接觸氧化法和生物法三個(gè)發(fā)展階段。但是，我國(guó)的地理環(huán)境多樣化，地下水的特征差異大，同時(shí)影響除鐵除錳的因素眾多，對(duì)于不同的地下水及處理工藝，鐵錳去除機(jī)理難以確定。本文以影響鐵錳去除的敏感因素pH值作為重點(diǎn)考察對(duì)象，以哈爾濱某區(qū)含高濃度鐵(平均15mg/l)、錳(平均1.0mg/l)和氨氮(平均2.2mg/l)的地下水為水源，研究pH分別為7.5,7.0和6.5的條件下，錳砂濾料的成熟時(shí)間及其鐵、錳和氨氮去除效果，以加深對(duì)錳砂濾料除鐵除錳機(jī)理的認(rèn)識(shí)。進(jìn)水pH值對(duì)錳砂濾池水處理效果的影響研究結(jié)果表明：進(jìn)水pH越高，錳砂濾池掛膜時(shí)間越短，出水水質(zhì)越好。在pH為7.5,7.0和6.5時(shí)，濾池分別在40、60和150天表現(xiàn)除氨氮能力，90、140和210天后，不同pH下濾池除氨氮效果趨于一致，維持在0.4-0.5mg/l；pH值越高越有利于錳的去除，pH7.5的濾池分別運(yùn)行150天（錳砂）和170天（石英砂），出水錳<0.05mg/l達(dá)標(biāo)，pH7.0的錳砂濾池有一定的除錳能力，錳砂出水錳濃度為0.3mg/l，石英砂為0.6mg/l，pH6.5的濾池運(yùn)行220天，沒有除錳效果；pH對(duì)濾池除鐵沒有影響，運(yùn)行150天后，出水鐵均為0.2mg/l以下，除鐵主要是依靠接觸氧化作用；進(jìn)水pH越高越有利于砂濾池對(duì)濁度的穩(wěn)定高效去除。錳砂和石英砂在不同pH下對(duì)鐵和氨氮的去除效果沒有顯著區(qū)別，對(duì)于錳的去除，在pH7.5和7.0的條件下錳砂對(duì)錳的去除效果要優(yōu)于石英砂，pH6.5時(shí)兩者一致沒有除錳效果。在pH為7.5的條件下，兩級(jí)除鐵除錳的成熟速度要明顯快于單級(jí)除鐵除錳，但是在pH為7.0和6.5的條件下，兩種除鐵除錳工藝的水質(zhì)處理效果沒有明顯的區(qū)別，這表明在一定范圍內(nèi)，pH對(duì)濾料成熟速度的影響遠(yuǎn)大于反洗頻率對(duì)其的影響。pH對(duì)砂濾池除錳影響的機(jī)理探討研究表明：隨著pH的降低，鐵在濾池中的去除深度會(huì)增加，壓縮除錳帶，濾池的主要除錳帶向下移動(dòng)；隨著pH值的降低，濾料表面鐵含量逐漸升高，錳含量逐漸降低，三價(jià)鐵氫氧化物會(huì)覆蓋濾料表面，阻礙“錳質(zhì)活性濾膜”的生成，從而干擾錳的去除。錳砂吸附及再生除錳效能研究結(jié)果表明：錳砂吸附錳的過程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，說明錳砂吸附錳是化學(xué)吸附過程，吸附質(zhì)與吸附劑之間有離子交換的過程發(fā)生；在錳砂吸附錳的過程中，前6h的吸附速率由內(nèi)擴(kuò)散控制，6h-12h吸附速率由膜擴(kuò)散控制，12h以后為吸附平衡階段。用不同pH溶液洗脫吸附飽和的錳砂時(shí)，在pH為1，2和3下，吸附飽和的錳砂會(huì)有大量的錳被洗脫，但是只有在pH為1時(shí)，錳砂達(dá)到121%的再生率；pH為2-8時(shí)的再生情況相差不大，再生率為55-65%；在pH≥9時(shí)再生率有提高的跡象。

錳砂除鐵除錳濾料技術(shù)要求；

    用于地下水除鐵和除錳的天然錳砂濾料，其錳的形態(tài)應(yīng)以氧化錳為主。含錳量（以MnO2計(jì)，下同）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，切不可盲目選用以免造成經(jīng)濟(jì)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(nèi)。使用中對(duì)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(yīng)大于3.5%（百分率按質(zhì)量計(jì)，下同）。

   （3）、天然錳砂濾料的破碎率和磨損率之和不應(yīng)大于3%。

   （4）、天然錳砂濾料應(yīng)不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑，含泥量不應(yīng)大于2.5%。

   （5）、濾料的水浸出液應(yīng)不含對(duì)人體有毒、有害物質(zhì)。

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(dāng)對(duì)天然錳砂濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)有特殊要求時(shí)，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(yīng)大于3%；大于指定上限粒徑的不應(yīng)大于2%。

除鐵除錳用天然錳礦承托料的技術(shù)要求；

    (1)、錳礦承托料與天然錳砂濾料應(yīng)為同一產(chǎn)地的礦石，兩者的密度應(yīng)基本相同。

    (2)、錳礦承托層應(yīng)不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑。承托料含泥量不應(yīng)大于1%。

    (3)、承托料的水浸出液應(yīng)不含對(duì)人體有毒、有害物質(zhì)。

錳礦承托料粒徑范圍；

   （1）、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(yīng)大于5%。

天然錳砂濾料物化技術(shù)參數(shù)；

天然錳砂濾料裝填方法；

   （1）、配水系統(tǒng)安裝完畢以后，先將濾池內(nèi)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(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求。

   （2）、在濾池內(nèi)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(biāo)記。

   （3）、仔細(xì)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。

   （3）、鋪裝最下一層承托料時(shí)，應(yīng)注意避免損壞濾池的配水系統(tǒng)。待裝承托料應(yīng)吊運(yùn)到池內(nèi)，再行鋪撒;或者使池內(nèi)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(yīng)直接在承托料上站立或行走，而宜站在木板上操作;在池內(nèi)的操作人員應(yīng)盡量少，以免造成承托料的移動(dòng)。在下一層鋪裝完成后，才能鋪裝上一層承托料。

   （4）、每層承托料的厚度應(yīng)準(zhǔn)確、均勻，用鍬或刮板刮動(dòng)表面，使其接近于水平面，高度應(yīng)與鋪裝高度標(biāo)記水平線相吻合。

   （5）、在鋪完2～4mm的承托料后，應(yīng)用該濾池上限沖洗強(qiáng)度沖洗，以排除承托料中的泥沙。

   （6）、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(yù)計(jì)數(shù)量的錳砂濾料（包括應(yīng)刮除的輕物質(zhì)和小于指定下限粒徑的細(xì)顆粒），然后進(jìn)行沖洗。沖洗后刮除輕物質(zhì)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(dá)不到規(guī)定的數(shù)值，應(yīng)重復(fù)上述操作直到符合要求為止。

天然錳砂濾料成熟期；

   （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(jià)較高。石英砂：造價(jià)底、濾料成熟期長(zhǎng)3－6個(gè)月。

天然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(jí)配和厚度可參照快濾池。采用錳砂做濾料時(shí)、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(guī)模較小的壓力式過濾器除鐵、除錳：設(shè)備一般采用1000～1200mm；同時(shí)除鐵除錳的單級(jí)過濾濾層一般取較高值，使過濾后的水質(zhì)達(dá)到最佳效果。

錳砂濾速；

   （1）、除鐵濾池一般為5～10m/h,含鐵量高時(shí)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(shí)，沖洗強(qiáng)度為18L/s..m2; 粒徑為0.6～2.0mm 時(shí)為22L/s.m2。其膨脹率分別為30％ 和22％。沖洗時(shí)間10～20min 。除鐵除錳采用天然錳砂濾料時(shí)，沖洗強(qiáng)度為16～20L/s..m2，期膨脹率為15％和2～25％。石英砂濾料時(shí)，沖洗強(qiáng)度為12～14L/s..m2，期膨脹率為27％ 和2～35％，沖洗時(shí)間為5～15min。

錳砂除鐵除錳設(shè)備正常運(yùn)行與管理；

   （1）、一周2~3次定期沖洗以免板結(jié)。

   （2）、 正常運(yùn)行情況下不要隨意打開過濾設(shè)備以免錳砂接觸空氣產(chǎn)生氧化不必要造成損失。

★提示；在選擇錳砂濾料前應(yīng)先對(duì)原水進(jìn)行化驗(yàn)分析，根據(jù)水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果和出水量設(shè)計(jì)要求；選擇經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)或者生產(chǎn)使用證明能夠獲得良好除鐵、除錳效果的天然錳砂，品種規(guī)格合適粒徑級(jí)配合理的天然錳砂做濾料，以免造成不必要的損失和麻煩。

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