锰砂滤料处理地下水高铁高锰探讨

锰砂滤料处理地下水高铁高锰探讨

关键词：曝气；锰砂滤料接触氧化；气囊运动；调频速给水；混凝
水处理系统优化运行的目的在于：通过提高水厂的技术管理水平，合理使用水厂现有处理设施，提高供水水质，降低供水成本，使系统在不断变化的运行状况中，经常处于良好的运行状态。由于不同流程、不同净水工艺、不同处理构筑物型式的处理能力、处理效率及运行费用不同，而且各种构筑物的运行参数又都互相联系、互相制约，因此就存在着整个处理系统在一定的运行条件下，各流程在处理能力上的相互协调、各处理构筑物在处理效率上的相互协调，从而达到整个系统的处理费用最小、能源消耗最低，即系统处于经济运行状态。
我厂的净水工艺：管井——跌水曝气——除铁滤池——中间泵房——除锰滤池——清水泵房——市区管网；废水回收工艺：除铁锰反冲洗水——调解池——沉淀池——回收池——跌水曝气。
1、高铁高锰地下水的净化
高铁高锰地下水，采用天然锰砂滤料接触氧化法去除水中的高铁高锰。铁的常见化合价有＋2 价和＋3 价，地下水的氧化还原电位比较低，pH 值在6.0～7.5 之间，这种情况下铁一般是以Fe2+的形式存在地下水中。铁的氧化还原电位比氧低，易于被空气中的氧所氧化，pH 值对Fe2+的氧化速率有较大影响，在pH＞5.5 的情况下，地下水的pH 值每升高1.0，二价铁的氧化速度就增大100 倍。
其基本原理是曝气充氧后将二价铁氧化为三价铁，经反应沉淀之后，过滤将其去除。前已述及，提高地下水的pH 值能够大大加快Fe2+氧化为Fe3+的速度。因此，空气自然氧化工艺通常采用较大曝气强度，在充氧的同时散出地下水中的游离CO2 以提高pH 值，散出水中的H2S，曝气后的pH 值一般在7.0 以上。尽管如此，空气自然氧化除铁工艺所需的停留时间仍较长，约2-3h，且由于三价铁絮凝体较小。容易穿透滤层，影响水质，造成二价铁与锰砂无法吸附，出现滤后水浑浊的现象。另一方面，水中溶解性硅酸与三价铁氢氧化物形成硅铁络合物，使Fe(OH)3 胶体凝聚困难，影响氢氧化铁的絮凝，难以从水中分离。在地下水碱度较低时，溶解性硅酸对除铁效果影响尤为显著。
1.1 接触催化氧化除铁
接触氧化除铁，地下水经过简单曝气要絮凝、沉淀而直接进入滤池，在滤料表面催化剂的作用下，亚铁迅速地氧化为三价铁，并被滤层截留而去除。由于催化剂的作用，只要处理水的pH值高于6.0，Fe2+就能顺利的氧化为Fe3+。我厂地下水pH 值都是高于6.6 的，Fe2+的氧化均能迅速完成，这样就可以简化曝气过程。曝气只需要向水中充氧即可。接触氧化除铁工艺的构筑物较为简单，水力停留时间只需5～15min。同时，铁的去除不受溶解性硅酸的影响。出水总铁浓度也随着过滤时间的增加而减少。在周期时间内，水质会越来越好。
接触氧化除铁的机理是催化氧化反应，起催化作用的是锰砂滤料表面的铁质活性滤膜。铁质活性滤膜首先吸附水中的亚铁离子，被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化作用下迅速氧化为三价铁，并且使催化剂再生，反应生成物为催化剂，又参与新的催化反应，铁质活性滤膜接触氧化铁的过程是一个自催化反应过程。铁质活性滤膜的化学组成为Fe(OH)3•2H2O。新鲜的滤膜具有很强的催化活性，随着时间的增长，滤膜老化脱水活性也逐渐降低，滤膜最终老化生成FeOOH 便丧失催化活性。在除铁滤池中自然形成的羟基化铁FeOOH）的羟基表面起接触催化作用。羟基氧化铁不是以FeOOH 所示的简单分子形式存在的，它是铁原子、氧原子和固体内氢原子三者相结合的巨大无机分子。