地下水除鐵除錳技術(shù)

----第九組地下水除鐵除錳技術(shù)地下水為什么要除鐵除錳？地下水為什么要除鐵除錳？地下水除鐵除錳技術(shù)鐵、錳對(duì)日常及生產(chǎn)的危害

飲用含鐵地下水對(duì)人體，目前認(rèn)為尚無(wú)影響，但也不能超過(guò)一定含量，而長(zhǎng)期飲用含錳量較高的水，據(jù)醫(yī)學(xué)上講，可給一些人生理上造成一定的影響；含鐵、錳的水可使白色織物變黃，給水管道堵塞，給人們?nèi)粘?lái)許多不便。生產(chǎn)中，鐵錳可使鍋爐結(jié)垢，使離子交換樹(shù)脂中毒失?。辉诩徔椘飞袭a(chǎn)生銹斑；使釀造的飲料變色變味等，尤其是錳可使水產(chǎn)生更大的色變，鐵和錳有如此危害，因此國(guó)家規(guī)定用水中含鐵不超過(guò)0.3mg/l,錳不超過(guò)0.1mg/l。地下水除鐵除錳技術(shù)地下水除鐵除錳技術(shù)原理含鐵、錳地下水在地層中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期滲透過(guò)濾，幾乎不含懸浮物，也不含溶解氧，一般水質(zhì)清澈透明。當(dāng)含鐵地下水被泵抽升至地面后，空氣中的氧便迅速溶解于水中，水中的二價(jià)重碳酸亞鐵便被氧化成的三價(jià)鐵，三價(jià)鐵和水中的氫氧根結(jié)合生成不溶于水的氫氧化鐵沉淀由水中析出地下水除鐵除錳技術(shù)原理含鐵、錳地下水在地層中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期滲透過(guò)濾地下水除鐵除錳技術(shù)原理其反應(yīng)式如下：

4Fe(HCO3)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8CO2依據(jù)以上原理，在地下水除鐵中，一般工藝選用二步法。第一步向含鐵水中溶氧，將二價(jià)鐵氧化成幾乎不溶于水的三價(jià)鐵，第二步是過(guò)濾除去三價(jià)鐵的沉淀物，使水得到凈化。地下水除鐵除錳技術(shù)原理其反應(yīng)式如下：地下水除鐵除錳采用什么方式？地下水除鐵除錳采用什么方式？地下水除鐵除錳技術(shù)曝氣氧化法

此法是利用空氣中的氧氣與水中的2價(jià)鐵和錳接觸,將其氧化成3價(jià)鐵和4價(jià)錳的化合物,然后經(jīng)沉淀,過(guò)濾達(dá)到除鐵、除錳的目的。此過(guò)程去除鐵、錳所需的PH值應(yīng)不低于7.0,PH值越高,氧化速度越快。向水中曝氣的目的除了提供足夠的氧氣外,還有去除水中的CO2以提高水的PH。地下水除鐵除錳技術(shù)曝氣氧化法地下水除鐵除錳技術(shù)曝氣接觸氧化法

經(jīng)過(guò)曝氣,使得含有溶解氧的水通過(guò)含有鐵質(zhì)和錳質(zhì)的活性濾料,在所含鐵質(zhì)和二氧化錳的催化作用下,二價(jià)的鐵和錳的氧化速率大大加快,進(jìn)而被活性濾料去除。其中,活性濾料可以是天然錳砂,也可由普通的砂濾料經(jīng)熟化而形成。接觸氧化法所需的PH值不低于6.0,一般要大于7.0。此過(guò)程曝氣的目的是向水中提供足夠的氧氣。地下水除鐵除錳技術(shù)曝氣接觸氧化法地下水除鐵除錳技術(shù)氯氧化法

氯是比氧更強(qiáng)的氧化劑,當(dāng)PH大于5.0時(shí),氯就可以迅速的將二價(jià)鐵和錳氧化成三價(jià)鐵和四價(jià)錳。經(jīng)濾砂過(guò)濾,去除生成的鐵、錳絮凝物。地下水除鐵除錳技術(shù)氯氧化法地下水除鐵除錳技術(shù)藥劑氧化法

藥劑氧化法是利用具有強(qiáng)氧化性的化學(xué)藥劑來(lái)氧化水中的二價(jià)鐵和二價(jià)錳。例如高錳酸鉀氧化,氯氧化等。地下水除鐵除錳技術(shù)藥劑氧化法地下水除鐵除錳技術(shù)此外,還有生物法去除水中的鐵、錳。地下水除鐵除錳技術(shù) 生物法除錳機(jī)理 早期地下水除錳機(jī)理是通過(guò)高效的除鐵工藝研究以及鐵、錳本身相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等表象特征推得．經(jīng)深入研究，發(fā)現(xiàn)生物除錳法中起催化作用的不是錳的氧化物而是微生物，氧化的主體是鐵錳細(xì)菌．因此，研究人員從微觀上對(duì)微生物除錳的機(jī)理重新進(jìn)行了深入分析，認(rèn)為生物氧化除錳的一級(jí)氧化作用是通過(guò)錳氧化菌胞內(nèi)的酶促反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，Mn2＋吸附在帶負(fù)電的錳氧化菌細(xì)胞膜表面的胞外聚合物上，隨之產(chǎn)生酶促反應(yīng)．氧化菌附近分泌的生物聚合物產(chǎn)生了堿性的微環(huán)境，從而發(fā)生簡(jiǎn)單的催化反應(yīng)． 生物法除錳機(jī)理 早期地下水除錳機(jī)理是通過(guò)高效的除鐵工藝研究 生物法除錳過(guò)程 生物除錳的過(guò)程包括擴(kuò)散、吸附和氧化3個(gè)階段．在擴(kuò)散階段，Mn2＋由水中向生物膜表面擴(kuò)散；在吸附階段，擴(kuò)散到生物膜表面的Mn2＋通過(guò)范德華引力和細(xì)菌胞外分泌物被吸附到生物膜的表面上；在氧化階段，被吸附的Mn2＋被氧化為MnO2，該過(guò)程可能包含兩個(gè)方面，一是在微生物周圍及內(nèi)部形成了一個(gè)堿性的微環(huán)境，Mn2＋在擴(kuò)散到微生物表面及進(jìn)入生物膜內(nèi)部的過(guò)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。 生物法除錳過(guò)程 生物除錳的過(guò)程包括擴(kuò)散、吸附和氧化3個(gè)階段生物法除錳過(guò)程 在濾池中接種鐵錳氧化細(xì)菌，經(jīng)培養(yǎng)，熟料表面形成一個(gè)復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中存在著大量具有錳氧化能力的細(xì)菌。濾層的活性就來(lái)自于附著的錳氧化細(xì)菌的活性。細(xì)菌在載體上再生出新的吸附表面，從而使吸附、氧化、再生處于動(dòng)態(tài)平衡。生物法除錳過(guò)程 在濾池中接種鐵錳氧化細(xì)菌，經(jīng)培養(yǎng)，熟料表面形其他方法石灰或石灰—蘇打法在石灰或石灰—蘇打軟化體系中,pH值往往很高,足以把水中的鐵以Fe(OH)3形式沉淀下來(lái)。含鐵量較高的水可以先進(jìn)行氧化預(yù)處理,然后再過(guò)濾,過(guò)濾后的水含鐵可減少到0.1mg/L或0.1mg/L以下。其他方法石灰或石灰—蘇打法其他方法離子交換法采用鈉型或氫型陽(yáng)離子交換法能有效地去除水中的溶性鐵。實(shí)際上,鐵被看做是離子交換樹(shù)脂的一種鐵銹。因此,水在進(jìn)入離子交換器前,含鐵量應(yīng)當(dāng)限制在1~2mg/L。其他方法離子交換法其他方法堿化除錳法

向含Mn2+地下水中投加NaOH等堿性物質(zhì),將pH值提高到9.5之上,溶解氧迅速地將Mn2+氧化成MnO2而析出,但是處理水中的pH值太高,需要酸化后才能供生活之用。其他方法堿化除錳法其他方法光化學(xué)氧化法

在陽(yáng)光照射和含游離氯的條件下,中性含錳水很快析出MnO2沉淀,這是紫外線激活了氯離子,使之與Mn2+進(jìn)行了強(qiáng)烈的光化學(xué)反應(yīng)。其他方法光化學(xué)氧化法除鐵、錳工藝對(duì)于鐵與錳共存的地下水，其處理工藝流程如下：

①以氯為氧化劑，根據(jù)二價(jià)鐵與二價(jià)錳的氧化還原電位的差異采用的兩級(jí)過(guò)濾流程，先用氯氧化除鐵，再用氯接觸過(guò)濾除錳。當(dāng)原水中含鐵、含錳量較低時(shí)，也可采用一級(jí)濾池。Cl2↓↓凝聚劑原水－→絮凝→沉淀→除鐵濾池→除錳濾池→除鐵錳水

除鐵、錳工藝對(duì)于鐵與錳共存的地下水，其處理工藝流程如下：除鐵、錳工藝②先以空氣氧化接觸過(guò)濾除鐵，再加氯接觸過(guò)濾除錳。

↓Cl2原水→曝氣→除鐵濾池→除錳濾池→除鐵，錳水③先以空氣氧化接觸過(guò)濾除鐵，再加KMnO4接觸過(guò)濾除錳。

↓KMnO4原水→曝氣→除鐵濾池→除錳濾池→除鐵，錳水除鐵、錳工藝②先以空氣氧化接觸過(guò)濾除鐵，再加氯接觸過(guò)濾除除鐵、錳工藝④以空氣氧化接觸過(guò)濾除鐵和生物固錳除錳相結(jié)合的流程。該濾池的濾層為生物濾層，除鐵與除錳在同一濾池完成?！緞┰貧狻锍F除錳濾池→除鐵，錳水⑤當(dāng)含鐵量＞10mg/L，含錳量＞2mg/L時(shí)，可采用兩級(jí)曝氣兩級(jí)過(guò)濾的流程。

↓消毒劑原水→曝氣→除鐵濾池→曝氣→生物除錳濾池－→除鐵，錳水除鐵、錳工藝④以空氣氧化接觸過(guò)濾除鐵和生物固錳除錳相結(jié)合的地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備曝氣裝置的選擇，可采用跌水、淋水、噴水、射流曝氣、板條式曝氣塔、接觸式曝氣塔、機(jī)械通風(fēng)曝氣塔等裝置。①跌水曝氣：適用于水中鐵錳含量較低，對(duì)曝氣要求不高的工程。②淋水曝氣：分穿孔管和蓮篷頭兩種淋水裝置，但孔眼易堵塞，適用于水中含鐵量小于10mg/L的小型重力式濾池除鐵。

地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備曝氣裝置的選擇，可采用跌水地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備③射流曝氣：適用于水中鐵、錳含量較低，對(duì)散除CO2和提高pH值要求不高的小型工程。④壓縮空氣曝氣：一般由空氣壓縮機(jī)供氣、氣水混合器混合，適用于鐵、錳含量較高的大型工程。⑤板條式曝氣塔：適用于水中含鐵量較高的大型工程。

地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備③射流曝氣：適用于水中鐵、錳地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備⑥接觸式曝氣塔：適用于水中含鐵量小于10mg/L的大型程。⑦葉輪式表面曝氣：溶氧效率高、能充分散除CO2和大幅度提高pH值，適應(yīng)性強(qiáng)。地下水除鐵除錳設(shè)備——曝氣設(shè)備⑥接觸式曝氣塔：適用于水中含地下水除鐵除錳設(shè)備——除鐵濾池除鐵濾池的濾料一般宜采用天然錳砂或石英砂等。除鐵濾池濾料的粒徑：石英砂一般為ｄ最小=0.5mm，ｄ最大=1.2mm；錳砂一般為ｄ最小=0.6mm，ｄ最大=1.2～2.0mm。厚度為800～1200mm，濾速為6～10m/h。除鐵濾池宜采用大阻力配水系統(tǒng)。當(dāng)采用錳砂濾料時(shí)，承托層的頂面兩層需改為錳礦石。地下水除鐵除錳設(shè)備——除鐵濾池除鐵濾池的濾料一般宜采用天然錳地下水除