1、地下水除铁除锰技术地下水除铁除锰技术 -第九组第九组地下水除铁除锰技术铁、锰对日常及生产的危害铁、锰对日常及生产的危害 饮用含铁地下水对人体，目前认为尚无影响，但也不能超过一定含量，而长期饮用含锰量较高的水，据医学上讲，可给一些人生理上造成一定的影响；含铁、锰的水可使白色织物变黄，给水管道堵塞，给人们日常带来许多不便。生产中，铁锰可使锅炉结垢，使离子交换树脂中毒失败；在纺织品上产生锈斑；使酿造的饮料变色变味等，尤其是锰可使水产生更大的色变，铁和锰有如此危害，因此国家规定用水中含铁不超过0.3mg/l,锰不超过0.1mg/l。地下水除铁除锰技术原理n含铁、锰地下水在地层中经过长期渗透过滤，几乎含
2、铁、锰地下水在地层中经过长期渗透过滤，几乎不含悬浮物，也不含溶解氧，一般水质清澈透明。不含悬浮物，也不含溶解氧，一般水质清澈透明。当含铁地下水被泵抽升至地面后，空气中的氧便迅当含铁地下水被泵抽升至地面后，空气中的氧便迅速溶解于水中，水中的二价重碳酸亚铁便被氧化成速溶解于水中，水中的二价重碳酸亚铁便被氧化成的三价铁，三价铁和水中的氢氧根结合生成不溶于的三价铁，三价铁和水中的氢氧根结合生成不溶于水的氢氧化铁沉淀由水中析出水的氢氧化铁沉淀由水中析出 地下水除铁除锰技术原理n其反应式如下：4Fe(HCO3)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3+8CO2 n依据以上原理，在地下水除铁中，一般工艺选用二步
3、法。第一步向含铁水中溶氧，将二价铁氧化成几乎不溶于水的三价铁，第二步是过滤除去三价铁的沉淀物，使水得到净化。地下水除铁除锰技术n曝气氧化法曝气氧化法n 此法是利用空气中的氧气与水中的 2价铁和锰接触,将其氧化成 3价铁和 4价锰的化合物,然后经沉淀,过滤达到除铁、除锰的目的。此过程去除铁、锰所需的PH值应不低于7.0,PH值越高,氧化速度越快。向水中曝气的目的除了提供足够的氧气外,还有去除水中的CO2 以提高水的PH。地下水除铁除锰技术n曝气接触氧化法曝气接触氧化法n 经过曝气,使得含有溶解氧的水通过含有铁质和锰质的活性滤料,在所含铁质和二氧化锰的催化作用下,二价的铁和锰的氧化速率大大加快,进
4、而被活性滤料去除。其中,活性滤料可以是天然锰砂,也可由普通的砂滤料经熟化而形成。接触氧化法所需的PH值不低于6.0,一般要大于7.0。此过程曝气的目的是向水中提供足够的氧气。地下水除铁除锰技术n氯氧化法氯氧化法n 氯是比氧更强的氧化剂,当PH大于5.0时,氯就可以迅速的将二价铁和锰氧化成三价铁和四价锰。经滤砂过滤,去除生成的铁、锰絮凝物。地下水除铁除锰技术n药剂氧化法药剂氧化法 n 药剂氧化法是利用具有强氧化性的化学药剂来氧化水中的二价铁和二价锰。例如高锰酸钾氧化,氯氧化等。地下水除铁除锰技术n此外,还有生物法去除水中的铁、锰。生物法除锰机理n早期地下水除锰机理是通过高效的除铁工艺研究以及铁、
5、锰本身相似的化学结构和性质等表象特征推得经深入研究，发现生物除锰法中起催化作用的不是锰的氧化物而是微生物，氧化的主体是铁锰细菌因此，研究人员从微观上对微生物除锰的机理重新进行了深入分析，认为生物氧化除锰的一级氧化作用是通过锰氧化菌胞内的酶促反应实现的，Mn2吸附在带负电的锰氧化菌细胞膜表面的胞外聚合物上，随之产生酶促反应氧化菌附近分泌的生物聚合物产生了碱性的微环境，从而发生简单的催化反应生物法除锰过程n生物除锰的过程包括扩散、吸附和氧化3个阶段n在扩散阶段，Mn2由水中向生物膜表面扩散；n在吸附阶段，扩散到生物膜表面的Mn2通过范德华引力和细菌胞外分泌物被吸附到生物膜的表面上；n在氧化阶段，被
6、吸附的Mn2被氧化为MnO2，该过程可能包含两个方面，一是在微生物周围及内部形成了一个碱性的微环境，Mn2在扩散到微生物表面及进入生物膜内部的过程中，被水中溶解氧迅速氧化二是吸附在生物膜表面的Mn2在微生物胞外酶的催化下被氧化成MnO2。生物法除锰过程n在滤池中接种铁锰氧化细菌，经培养，熟料表面形成一个复杂的微生物生态系统，该系统中存在着大量具有锰氧化能力的细菌。滤层的活性就来自于附着的锰氧化细菌的活性。细菌在载体上再生出新的吸附表面，从而使吸附、氧化、再生处于动态平衡。其他方法n石灰或石灰石灰或石灰苏打法苏打法 在石灰或石灰在石灰或石灰苏打软化体系中苏打软化体系中,pH,pH值值往往很高往往
7、很高,足以把水中的铁以足以把水中的铁以Fe(OH)3Fe(OH)3形式沉形式沉淀下来。含铁量较高的水可以先进行氧化预淀下来。含铁量较高的水可以先进行氧化预处理处理,然后再过滤然后再过滤,过滤后的水含铁可减少到过滤后的水含铁可减少到0.1mg/L 0.1mg/L 或或0.1mg/L0.1mg/L以下。以下。其他方法离子交换法离子交换法 采用钠型或氢型阳离子交换法能有效地去采用钠型或氢型阳离子交换法能有效地去除水中的溶性铁。实际上除水中的溶性铁。实际上,铁被看做是离子交铁被看做是离子交换树脂的一种铁锈。因此换树脂的一种铁锈。因此,水在进入离子交换水在进入离子交换器前器前,含铁量应当限制在含铁量应当
8、限制在12mg/L12mg/L。其他方法碱化除锰法 向含向含Mn2+Mn2+地下水中投加地下水中投加NaOHNaOH等碱性物质等碱性物质,将将pHpH值提值提高到高到9.5 9.5 之上之上,溶解氧迅速地将溶解氧迅速地将Mn2+Mn2+氧化成氧化成MnO2 MnO2 而析而析出出,但是处理水中的但是处理水中的pH pH 值太高值太高,需要酸化后才能供生需要酸化后才能供生活之用。活之用。其他方法光化学氧化法 在阳光照射和含游离氯的条件下在阳光照射和含游离氯的条件下,中中性含锰水很快析出性含锰水很快析出MnO2 沉淀沉淀,这是紫这是紫外线激活了氯离子外线激活了氯离子,使之与使之与Mn2+进行进行了
9、强烈的光化学反应。了强烈的光化学反应。除铁、锰工艺对于铁与锰共存的地下水，其处理工艺流程如下：以氯为氧化剂，根据二价铁与二价锰的氧化还原电位的差异采用的两级过滤流程，先用氯氧化除铁，再用氯接触过滤除锰。当原水中含铁、含锰量较低时，也可采用一级滤池。Cl2 Cl2凝聚剂凝聚剂 原水原水絮凝絮凝沉淀沉淀除铁滤池除铁滤池除锰滤池除锰滤池除铁锰水除铁锰水 除铁、锰工艺 先以空气氧化接触过滤除铁，再加氯接触过滤除锰。Cl2Cl2 原水原水曝气曝气除铁滤池除铁滤池除锰滤池除锰滤池除铁，锰水除铁，锰水 先以空气氧化接触过滤除铁，再加KMnO4接触过滤除锰。KMnO4KMnO4原水原水曝气曝气除铁滤池除铁滤池
10、除锰滤池除锰滤池 除铁，锰水除铁，锰水除铁、锰工艺 以空气氧化接触过滤除铁和生物固锰除锰相结合的流程。该滤池的滤层为生物滤层，除铁与除锰在同一滤池完成。消毒剂消毒剂原水原水曝气曝气生物除铁除锰滤池生物除铁除锰滤池除铁，锰水除铁，锰水 当含铁量10mg/L，含锰量2mg/L时，可采用两级曝气两级过滤的流程。消毒剂消毒剂原水原水曝气曝气除铁滤池除铁滤池曝气曝气生物除锰滤池生物除锰滤池除铁，锰水除铁，锰水地下水除铁除锰设备曝气设备 曝气装置的选择，可采用跌水、淋水、喷水、射流曝气、板条式曝气塔、接触式曝气塔、机械通风曝气塔等装置。跌水曝气：适用于水中铁锰含量较低，对曝气要求不高的工程。淋水曝气：分穿
11、孔管和莲篷头两种淋水装置，但孔眼易堵塞，适用于水中含铁量小于10mg/L的小型重力式滤池除铁。地下水除铁除锰设备曝气设备 射流曝气：适用于水中铁、锰含量较低，对散除CO2和提高pH值要求不高的小型工程。压缩空气曝气：一般由空气压缩机供气、气水混合器混合，适用于铁、锰含量较高的大型工程。板条式曝气塔：适用于水中含铁量较高的大型工程。地下水除铁除锰设备曝气设备 接触式曝气塔：适用于水中含铁量小于10mg/L的大型程。叶轮式表面曝气：溶氧效率高、能充分散除CO2和大幅度提高pH值，适应性强。地下水除铁除锰设备除铁滤池除铁滤池的滤料一般宜采用天然锰砂或石英砂等。除铁滤池滤料的粒径：石英砂一般为最小=0.5mm，最大=1.2mm；锰砂一般为最小=0.6mm，最大=1.22.0mm。厚度为8001200mm，滤速为610m/h。除铁滤池宜采用大阻力配水系统。当采用锰砂滤料时，承托层的顶面两层需改为锰矿石。地下水除铁除锰设备除锰滤池除锰滤池的滤料可采用天然锰砂或石英砂等。两级过滤除锰滤池的设计宜遵守下列规定：一、滤料粒径和滤层厚度同除铁滤池的规定；二、滤速58m/h；三、冲洗强度：锰砂滤料时：1620L/sm；石英砂滤料时：1214L/sm；地下水除铁除锰技术
