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中一個歷史悠久的研究課題，國內外已對此展開了大量的研究。地下水除鐵除錳理論及技術先后經歷了自然氧化法、接觸氧化法和生物法三個發展階段。但是，我國的地理環境多樣化，地下水的特征差異大，同時影響除鐵除錳的因素眾多，對于不同的地下水及處理工藝，鐵錳去除機理難以確定。本文以影響鐵錳去除的敏感因素pH值作為重點考察對象，以哈爾濱某區含高濃度鐵(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，錳砂濾料的成熟時間及其鐵、錳和氨氮去除效果，以加深對錳砂濾料除鐵除錳機理的認識。進水pH值對錳砂濾池水處理效果的影響研究結果表明：進水pH越高，錳砂濾池掛膜時間越短，出水水質越好。在pH為7.5,7.0和6.5時，濾池分別在40、60和150天表現除氨氮能力，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的濾池分別運行150天（錳砂）和170天（石英砂），出水錳<0.05mg/l達標，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的濾池運行220天，沒有除錳效果；pH對濾池除鐵沒有影響，運行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；進水pH越高越有利于砂濾池對濁度的穩定高效去除。錳砂和石英砂在不同pH下對鐵和氨氮的去除效果沒有顯著區別，對于錳的去除，在pH7.5和7.0的條件下錳砂對錳的去除效果要優于石英砂，pH6.5時兩者一致沒有除錳效果。在pH為7.5的條件下，兩級除鐵除錳的成熟速度要明顯快于單級除鐵除錳，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處理效果沒有明顯的區別，這表明在一定范圍內，pH對濾料成熟速度的影響遠大于反洗頻率對其的影響。pH對砂濾池除錳影響的機理探討研究表明：隨著pH的降低，鐵在濾池中的去除深度會增加，壓縮除錳帶，濾池的主要除錳帶向下移動；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，三價鐵氫氧化物會覆蓋濾料表面，阻礙“錳質活性濾膜”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果表明：錳砂吸附錳的過程符合二級動力學方程，說明錳砂吸附錳是化學吸附過程，吸附質與吸附劑之間有離子交換的過程發生；在錳砂吸附錳的過程中，前6h的吸附速率由內擴散控制，6h-12h吸附速率由膜擴散控制，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，在pH為1，2和3下，吸附飽和的錳砂會有大量的錳被洗脫，但是只有在pH為1時，錳砂達到121%的再生率；pH為2-8時的再生情況相差不大，再生率為55-65%；在pH≥9時再生率有提高的跡象。

錳砂除鐵除錳濾料技術要求；

    用于地下水除鐵和除錳的天然錳砂濾料，其錳的形態應以氧化錳為主。含錳量（以MnO2計，下同）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，切不可盲目選用以免造成經濟損失。

   （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。使用中對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大于3.5%（百分率按質量計，下同）。

   （3）、天然錳砂濾料的破碎率和磨損率之和不應大于3%。

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

   （5）、濾料的水浸出液應不含對人體有毒、有害物質。

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。當對天然錳砂濾料的有效粒徑和不均勻系數有特殊要求時，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大于3%；大于指定上限粒徑的不應大于2%。

除鐵除錳用天然錳礦承托料的技術要求；

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

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

    (3)、承托料的水浸出液應不含對人體有毒、有害物質。

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大于5%。

天然錳砂濾料物化技術參數；

天然錳砂濾料裝填方法；

   （1）、配水系統安裝完畢以后，先將濾池內雜物全部清除，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是否符合設計要求。

   （2）、在濾池內壁按承托料和錳砂濾料的各層頂高畫水平線，作為鋪裝高度標記。

   （3）、仔細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，應注意避免損壞濾池的配水系統。待裝承托料應吊運到池內，再行鋪撒;或者使池內充水至排水槽頂，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。鋪裝人員不應直接在承托料上站立或行走，而宜站在木板上操作;在池內的操作人員應盡量少，以免造成承托料的移動。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準確、均勻，用鍬或刮板刮動表面，使其接近于水平面，高度應與鋪裝高度標記水平線相吻合。

   （5）、在鋪完2～4mm的承托料后，應用該濾池上限沖洗強度沖洗，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，撒入預計數量的錳砂濾料（包括應刮除的輕物質和小于指定下限粒徑的細顆粒），然后進行沖洗。沖洗后刮除輕物質和小于指定下限粒徑的顆粒。按上述方法操作后，如濾料厚度達不到規定的數值，應重復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、但造價較高。石英砂：造價底、濾料成熟期長3－6個月。

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）、錳砂承托層級配和厚度可參照快濾池。采用錳砂做濾料時、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，規模較小的壓力式過濾器除鐵、除錳：設備一般采用1000～1200mm；同時除鐵除錳的單級過濾濾層一般取較高值，使過濾后的水質達到最佳效果。

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，沖洗強度為18L/s..m2; 粒徑為0.6～2.0mm 時為22L/s.m2。其膨脹率分別為30％ 和22％。沖洗時間10～20min 。除鐵除錳采用天然錳砂濾料時，沖洗強度為16～20L/s..m2，期膨脹率為15％和2～25％。石英砂濾料時，沖洗強度為12～14L/s..m2，期膨脹率為27％ 和2～35％，沖洗時間為5～15min。

錳砂除鐵除錳設備正常運行與管理；

   （1）、一周2~3次定期沖洗以免板結。

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

★提示；在選擇錳砂濾料前應先對原水進行化驗分析，根據水質檢驗結果和出水量設計要求；選擇經過科學試驗或者生產使用證明能夠獲得良好除鐵、除錳效果的天然錳砂，品種規格合適粒徑級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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