錳砂濾料處理地下水高鐵高錳探討

錳砂濾料處理地下水高鐵高錳探討

關(guān)鍵詞：曝氣；錳砂濾料接觸氧化；氣囊運(yùn)動(dòng)；調(diào)頻速給水；混凝
水處理系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的目的在于：通過提高水廠的技術(shù)管理水平，合理使用水廠現(xiàn)有處理設(shè)施，提高供水水質(zhì)，降低供水成本，使系統(tǒng)在不斷變化的運(yùn)行狀況中，經(jīng)常處于良好的運(yùn)行狀態(tài)。由于不同流程、不同凈水工藝、不同處理構(gòu)筑物型式的處理能力、處理效率及運(yùn)行費(fèi)用不同，而且各種構(gòu)筑物的運(yùn)行參數(shù)又都互相聯(lián)系、互相制約，因此就存在著整個(gè)處理系統(tǒng)在一定的運(yùn)行條件下，各流程在處理能力上的相互協(xié)調(diào)、各處理構(gòu)筑物在處理效率上的相互協(xié)調(diào)，從而達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的處理費(fèi)用最小、能源消耗最低，即系統(tǒng)處于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。
我廠的凈水工藝：管井——跌水曝氣——除鐵濾池——中間泵房——除錳濾池——清水泵房——市區(qū)管網(wǎng)；廢水回收工藝：除鐵錳反沖洗水——調(diào)解池——沉淀池——回收池——跌水曝氣。
1、高鐵高錳地下水的凈化
高鐵高錳地下水，采用天然錳砂濾料接觸氧化法去除水中的高鐵高錳。鐵的常見化合價(jià)有＋2 價(jià)和＋3 價(jià)，地下水的氧化還原電位比較低，pH 值在6.0～7.5 之間，這種情況下鐵一般是以Fe2+的形式存在地下水中。鐵的氧化還原電位比氧低，易于被空氣中的氧所氧化，pH 值對(duì)Fe2+的氧化速率有較大影響，在pH＞5.5 的情況下，地下水的pH 值每升高1.0，二價(jià)鐵的氧化速度就增大100 倍。
其基本原理是曝氣充氧后將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，經(jīng)反應(yīng)沉淀之后，過濾將其去除。前已述及，提高地下水的pH 值能夠大大加快Fe2+氧化為Fe3+的速度。因此，空氣自然氧化工藝通常采用較大曝氣強(qiáng)度，在充氧的同時(shí)散出地下水中的游離CO2 以提高pH 值，散出水中的H2S，曝氣后的pH 值一般在7.0 以上。盡管如此，空氣自然氧化除鐵工藝所需的停留時(shí)間仍較長，約2-3h，且由于三價(jià)鐵絮凝體較小。容易穿透濾層，影響水質(zhì)，造成二價(jià)鐵與錳砂無法吸附，出現(xiàn)濾后水渾濁的現(xiàn)象。另一方面，水中溶解性硅酸與三價(jià)鐵氫氧化物形成硅鐵絡(luò)合物，使Fe(OH)3 膠體凝聚困難，影響氫氧化鐵的絮凝，難以從水中分離。在地下水堿度較低時(shí)，溶解性硅酸對(duì)除鐵效果影響尤為顯著。
1.1 接觸催化氧化除鐵
接觸氧化除鐵，地下水經(jīng)過簡單曝氣要絮凝、沉淀而直接進(jìn)入濾池，在濾料表面催化劑的作用下，亞鐵迅速地氧化為三價(jià)鐵，并被濾層截留而去除。由于催化劑的作用，只要處理水的pH值高于6.0，F(xiàn)e2+就能順利的氧化為Fe3+。我廠地下水pH 值都是高于6.6 的，F(xiàn)e2+的氧化均能迅速完成，這樣就可以簡化曝氣過程。曝氣只需要向水中充氧即可。接觸氧化除鐵工藝的構(gòu)筑物較為簡單，水力停留時(shí)間只需5～15min。同時(shí)，鐵的去除不受溶解性硅酸的影響。出水總鐵濃度也隨著過濾時(shí)間的增加而減少。在周期時(shí)間內(nèi)，水質(zhì)會(huì)越來越好。
接觸氧化除鐵的機(jī)理是催化氧化反應(yīng)，起催化作用的是錳砂濾料表面的鐵質(zhì)活性濾膜。鐵質(zhì)活性濾膜首先吸附水中的亞鐵離子，被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化作用下迅速氧化為三價(jià)鐵，并且使催化劑再生，反應(yīng)生成物為催化劑，又參與新的催化反應(yīng)，鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化鐵的過程是一個(gè)自催化反應(yīng)過程。鐵質(zhì)活性濾膜的化學(xué)組成為Fe(OH)3•2H2O。新鮮的濾膜具有很強(qiáng)的催化活性，隨著時(shí)間的增長，濾膜老化脫水活性也逐漸降低，濾膜最終老化生成FeOOH 便喪失催化活性。在除鐵濾池中自然形成的羥基化鐵FeOOH）的羥基表面起接觸催化作用。羥基氧化鐵不是以FeOOH 所示的簡單分子形式存在的，它是鐵原子、氧原子和固體內(nèi)氫原子三者相結(jié)合的巨大無機(jī)分子。