浅谈自来水厂地下水除铁锰技术及应用,锰砂滤料技术要求

浅谈自来水厂地下水除铁锰技术及应用,锰砂滤料技术要求

      齐齐哈尔市自来水公司铁锋水厂，是一座始建于1977年的地下水处理厂。水厂由吉林省给水排水勘 察设计院设计，日供水能力3万ｔ，采用跌水曝气、无阀滤池等传统生产工艺。铁锋水厂位于城市东部，原水铁、锰指标偏高。为了使出厂水铁和锰的指标降低，

水厂在现有水处理设备设施的基础上，将5＃和6＃滤池的石英砂更换为锰砂，更改曝气水箱，试用曝气接触氧化除锰工艺，经过3个月的试验，效果明显，处理后的水质有了较大的提高。
1.原水水质及工艺选择
      铁锋水厂位于城市的东部，从原水含有的成分来看，超标的主要是铁锰，原水属于普通含硅酸型地下水水质，这种水质不存在除铁除锰原水碱度不足及硅酸干扰问题，因此选用接触氧化法除铁除锰工艺。 曝气接触氧化工艺是水处理应用广泛的除铁除锰法，是含锰地

下水曝气后竟滤层过滤，使高价锰的氢氧化物逐渐附着在滤料表面上，形成锰质滤膜，使滤料成为黑色或深色的锰质熟砂，这种自然形成的熟砂具有接触催化作用，能大大加快氧化速度，使水中二价锰在较低PH值下就能被溶解氧化为高价锰从水中除去，在熟锰砂接触

催化作用下的氧化除锰。
2.去除铁锰方法
      2.1除铁
      首先，我们改造了曝气水箱，曝气的作用，一是充氧，二是溢出水中的二氧化碳，提高PH值，在曝气的过程中，氧气的溶解率和二氧化碳溢出率对该气体在水中的饱和浓度与实际浓度，曝气接触面积，曝气时间和温度，压力因素有关。 曝气的形式一般有跌水、

淋水、喷水、射流曝气、板条式曝气架等。我厂采用的是跌水曝气法。即水自高处自由下落，带着一定量的空气进入下部受水池，空气以气泡形式与水接触，使水得以曝气。跌水曝气的溶氧效率，与跌水的单宽流量、跌水高度及跌水级数有关（每级跌落高度为0.5-1ｍ，

单宽流量20-50m3/hm2，曝气后水中溶解氧可达2-5mg/ｌ）。我们将水厂的一次曝气改变为二次曝气，增加了曝气量，提高了原水的PH值，除铁效果明显。
 除铁方程式： 4Fe（HCO3）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3↓＋8CO2↑2.2
       2.2 除锰
       由示意图可见，新滤料具有一定的除锰能力，这是由于新滤料能吸附水中的二价锰离子。有的新滤料如石英砂对二价锰离子的吸附能力很低，且随着吸附逐渐趋于饱和，除锰的能力随之降低，滤后的水含锰量也随时间逐渐增高。提高了除锰效率。新滤料表面开始时

没有锰质活性滤膜，故没有接触氧化除锰能力，但随着除锰过程的进行，在滤料表面逐渐生成最初的锰质滤膜，提交除锰效率滤料表面锰质活性滤膜的除锰过程，首先是水中二价锰被滤膜吸附，然后被溶解氧化。被滤膜吸附的二价锰氧化水解后，又生成新的活性滤膜物

质参加反应，锰质活性滤膜的除锰过程，也是一个自动催化反应过程。开始，滤料表面生产的滤膜物质很少，故接触氧化除锰能力也很小，这时的滤层以吸附除锰为主。随着时间的推移，滤料表面的滤膜物质愈积愈多，滤层的接触氧化除锰能力也越来越强。当接触氧化

除锰能力的增加速率超过吸附能 力衰减时，滤层出水含锰量开始下降，从而使滤后水含锰量过程出现一个峰值。峰值后，滤层便以接触氧化除锰为主。当滤后的水含锰量降至国标0.1ｍｇ／Ｌ以下时，滤层趋于成熟。 锰质活性滤膜的组成，催化剂是Mn3O4，如果水中溶解氧过高Mn3O4被氧化为Mn2O2而失去催化活性。
水中二价锰在接触催化作用下总反应式为：2MN2＋↑＋O2＋4OH＝2MnO2↓＋2H2O
 33.结果
       3.1铁、锰共存时的除锰问题铁的氧化还原电位比锰要低，二价铁对高价锰（三价和四价锰）便成为还原剂。因此二价铁能大大阻碍二价锰的氧化。2Fe2＋MnO2＋2H2O＝2Fe3＋Mn2＋4OH
      只有在水中基本上不存在二价铁的情况下，二价 锰才能被氧化，在接触氧化除锰时，锰质滤膜优先吸 附二价铁，然后才吸附二价锰。 当水中二价铁存在时，滤膜一般不吸附锰。 滤膜吸附二价锰是接触氧化的第一步，滤膜不能吸附锰，因此也无催化活性，水中铁

锰共存时应先除铁后除锰。
    3.2曝气
接触氧化法除锰工艺流程
      地下水含氧量低，为使氧溶解于水，需使水曝气。为了除锰，一般要求将水的PH值提高到7.5，而铁锋水厂的原水PH值为6.8，小于7.5，所以一般都要求提高水的PH值，曝气去除水中的CO2，是提高水中PH值的经济有效措施。处理含锰、铁地下水，一般要

求先除铁后除锰。
4.结束语
      经过为期３个月的成熟期，5＃和6＃滤池的滤后水的铁、锰指标均达到了国家标准，证明水厂所选用的工艺安全可行。随后，水厂又按照此方案陆续改造了其它６座滤池，目前，水厂出厂水的各项指标均达到了国家饮用水标准。
5.锰砂滤料技术要求
      用于地下水除铁除锰的天然锰砂，其锰的形态应以氧化锰为主。含锰量(以MnO2计)不应小于35%的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20%～30%的天然锰砂滤料，只宜用于地下水除铁;含锰量小于20%的锰矿砂则不宜采用;宜优先采用经过科学试验或生产使用证明能获得良好除铁和除锰效果的天然锰砂品种作滤料。     
锰砂滤料要达到以下几点；
    1.锰砂滤料平均密度要在3.2-3.6之间。
    2.锰砂滤料盐酸可溶率不能大于3.5%，这个是按质量算的。
    3.锰砂滤料破碎率和磨损率总和不能大于3%。
    4.锰砂滤料不含有外来可见的泥土木屑，含泥量不大于3%。
    5.锰砂滤料不能含有对人体有毒的物质。