生物滤池地下水除铁除锰过程中锰砂滤料漏锰现象处理方法

生物滤池地下水除铁除锰过程中锰砂滤料漏锰现象处理方法

概述:针对生物滤池地下水同步除铁除住过程中的“派住”现象进行研究。结果表明，“漏住”现象是由亚铁离子与住氧化物的反应引起的;砂样生物活性、溶解氧及浸泡时间等对亚铁离于与住氧化物的反应影响不大;粉加浸泡次毅可使“漏住”现象得到缓解;出水锰浓度与砂样质量和亚铁离子含黄均呈二次抛物线关系，底物浓度越大，出水锰含量措大越快;酸性条件可以促进亚铁离子和锰氧化物的反应，城性条件下“漏住”现象不易发生。
地下水同步除铁除锰过程中，若溶解氧不足会导致铁的去除速率变慢，且出水锰离子浓度大于进水的现象，即所谓的“漏锰“现象。这是由于亚铁离子具有较强的还原性，很容易与滤料表面形成的锰氧化物发生反应，锰氧化物被还原并重新溶解于水中，导致出水锰离子含量增加，其化学反应方程式如下：
1试研材料与方法
1.，材料和试剂
    锰砂滤料:一种是刚从成熟涟柱中取出的锰砂，具有除铁除锰能力，表面呈黑色且有大量的锰氧化物和微生物;另一种是放置很久的成熟池料，表面有大量的锰氧化物，经检验无微生物活体附着。试剂:1 mot/1.的盐酸和I mol/L的氢氧化钠溶液。
1.2原水水质
    试验原水采用含铁含锰地下水:一种是未曝气的原水，pH值为6.8;另一种是曝气后的原水，水中部分亚铁离子发生氧化，水体浑浊发黄，部分铁以氢氧化铁絮体形式发生沉降，但水中仍有大赞亚铁离子存在。
1.3试验方法
1.3.1砂样生物活性影响试验
    分别取1.0 g灭活的成熟锰砂和1.0 g滤柱中新取出的成熟锰砂，在60 ml.未曝气的含铁含锰地下水中浸泡5 min，过滤2次后分别取样检侧出水锰离子含量 。
1.3.2砂样质量影响试验
    分别取1.0,2.0,3.0和4. 0 g灭活的成熟锰砂，在60 mL未眼气的含铁含锰地下水中浸泡5min，过池2次后分别取样检测出水锰离子含长。
1.3.3溶解氧浓度影响试验
    取1.0 g灭活的成熟锰砂，分别在60 ml,未曝气和曝气过的含铁含锰地下水中浸泡5 min，过滤2次后分别取样枪测出水锰离子含量。
1.3.4浸泡次数影响试验
    取1.0 g灭活的成熟锰砂，在60 mL未曝气的含铁含锰地下水中浸泡5 min，过滤2次后取样进行检测，得到浸泡I次时的出水锰离子含贫;用上述锰砂继续重复2次试验，分别得到浸泡2次和3次时的出水锰离子含量。
1.3.5反应时间影响试验
    取1.0 g灭活的成熟锰砂.分别在60 mL未爆气的含铁含锰地下水中浸泡I和15 min，过滤2次后分别取样检测出水锰离子含量。.
1.3.6  pH影响试验
    取1.0 g灭活的成熟锰砂和60 mL未曝气的含铁含锰地下水(pH二6.7)各4份，其中3份水样用HCI和NaOH溶液调节pH值分别为3.0,6.0和8.0，在上述水样中各加人1份砂样浸泡5 min，过滤2次后分别取样检测出水锰离子含量。
1.3.7亚铁离子浓度影响试验: ①铁标准溶液(100 mg/L):称取0. 702 2 g硫酸亚铁按溶于少量蒸馏水，再加人3 mL盐酸.定容至1 000 mL,②分别取1. 00, 2. 00, 3. 00, 6. 00, 10. 00和30.00 m.铁标准溶液加入100 mL比色管中.加蒸馏水至60 mL，得到质从浓度分别为1.67,3.33,5.00,10.00,16.67 W.00 mg/ l‘的亚铁离子溶液。 ③取1.0 g灭活成熟锰砂6份，分别用上述配制的亚铁离子溶液浸泡I min，过滤2次后分别取样检测出水锰离子含量。
结果与讨论
  锰砂滤料样生物活性影响试验砂样生物活性对出水锰离子含量的影响滤料浸泡后出水锰离子含盈增加，灭活锰砂出水锰离子含量增加了。.29 mg/L,活性锰砂出水锰离子含坛增加了0.22 mg/L，说明原水中的亚铁离子与锰砂滤料表面的锰氧化物发生了反应。浸泡后的灭活锰砂与活性锰砂的出水离子锰含址相差不大，说明砂样生物活性对锰离子溶出的影响较小，即在缺板条件下，微生物利用亚铁离子和锰氧化物的反应获取能耸的可能性并不大，此反应过程主要是化学过程。
2.2锰砂滤料样质影晌试验
    锰砂样质量对锰离子溶出的影响较大，砂样质量越大出水锰离子含候也越大，说明锰砂质童即锰氧化物的总量、总表面积等因家对亚铁离子和锰氧化物的抓化还原反应影响较大，增加反应底物锰氧化物的质量浓度.会提高反应的速率与程度。出水锰离子含量与砂样质量之间并非线性关系，而是二次抛物线关系，砂样质最越大，出水锰离子含量增加越快。
2.3溶解饭浓度影响试验
    溶解氧浓度对锰离子溶出的影响见图3。可以看出，溶解氧浓度对出水中的锰离子含址影响不大，用曝气后的原水浸泡滤料，出水锰离子含量略高于未曝气的原水，这是由于溶解氧能与Fee’发生反应，将其氧化为Fey'，进而形成铁的氢权化物分子与絮体(z)，使原水中的亚铁离子浓度略有下降，从而影响了出水锰离子含量。
2.4浸泡次数影响试验
    浸泡次数对亚铁离子与锰钱化物反应的影响。增加浸泡次数，出水锰离子浓度降低.浸泡3次后出水锰离子浓度已接近原水水平，说明随着浸泡次数的增加，锰砂表面的锰板化物会消耗殆尽，“漏锰”现象将得到缓解.但会对滤层造成破坏，即使溶解氧充足也难以恢复滤他的除铁除锰能力。
2.5反应时间影晌试验
    反应时间对亚铁离子与锰氧化物反应的影响不大，结果如图5所示。亚铁离子与锰氧化物的反应很容易进行，反应速率快，涟速越高，单位时间内反应的亚铁离子越多，但对反应所进行的程度影响不大。
2.6 pH影响试验
    pH对亚铁离子和锰氧化物反应的影响，调节原水pH值为6.0时，出水锰离子含量几乎没有变化;当原水酸性较强时，出水锰含量大幅度增加;pH值调至8.0时.出水锰离子含量明显下降，且远低于原水。
    碱性环境下，OH一可以促进水解反应，形成的Fe(OH):更容易被氧化形成Fe(OH),，导致水解反应的持续进行，亚铁离子被大址消耗，从而降低了底物浓度，抑制了亚铁离子和锰氧化物的反应。反之，酸性环境可以促进亚铁离子和锰氧化物的反应。酸性条件和碱性条件下的出水锰离子含量相差较大，说明pH是影响亚铁离子和锰氧化物反应的重要因素。
2.7亚铁离子浓度影晌试验
    试验考察了亚铁离子含坛对锰离子溶出的影响。
    可以看出，亚铁离子作为底物，其含量的大小对出水锰离子有明显的影响，两者之间呈二次抛物线关系，原水中的亚铁离子含饭越高.出水锰离子含最也越高。

3结论
    地下水除铁除锰过程中的“漏锰”现象是由亚铁离子与锰氧化物的反应引起的。砂样生物活性、溶解氧及反应时间对亚铁离子与锰氧化物的反应影响不大.砂样质债、亚铁离子浓度和pH值是重要的影响因求。底物浓度越大，出水锰含星增加越快，出水锰离子含量与砂样质盘和亚铁离子浓度均呈二次抛物线关系。