地表水(水库水)锰超标的原因、特点和处理方法分析

时间:2011-08-09 17:00来源:互联网 作者:秩名 点击:
一、地表水(水库水)锰超标的原因 地表水锰超标的情况主要发生在以大型水库作为水源地的水厂。发生原因和地下水锰超标一样,多为地质污染。地下水、地表水锰超标的同时都有铁超标,且最初都为低价形式存在,只是由于地表水和空气有接触,增加了水中的氧含量

 

一、地表水(水库水)锰超标的原因

地表水锰超标的情况主要发生在以大型水库作为水源地的水厂。发生原因和地下水锰超标一样,多为地质污染。地下水、地表水锰超标的同时都有铁超标,且最初都为低价形式存在,只是由于地表水和空气有接触,增加了水中的氧含量,而低价铁易于被氧化,被氧化后的三价铁会形成沉淀物,故在地表水中,铁一般会随着被氧化和水的流动自然沉淀;而地表水(水库水)中的低价锰,由于其稳定性较强,不易被自然氧化,水库水的流动性差决定了这类水体的氧含量比其他地表水都要低,所以地表水(水库水)中大多表现为锰超标,而铁一般不超标。

二、地表水(水库水)锰超标的特点

地表水(水库水)锰超标的处理和地下水锰超标的处理方法上有一定区别,这主要是由于锰在地表水和地下水中存在形态的不同和两种水水质不同造成的。

(1)、形态

通过各方研究表明,地表水中的锰大多是以络合物的形态存在的。由于络合物形态的相对稳定性,决定了要去除这类锰所使用的材料要比普通材料具有更强的氧化性和吸附性能。

(2)、水质

由于地表水的浑浊度远远高于地下水,所以处理工艺上还要考虑浑浊度和悬浮物的去除。

综上所述,地表水(水库水)锰超标的处理,相比地下水除铁锰在工艺和材料的选择上要更复杂和要求更高,相对投入也较高。

三、地表水(水库水)锰超标的处理方法分析:

(一)、化学药剂氧化加天然锰砂过滤法:

技术特点

这类方法包括投加二氧化氯氧化法和高锰酸钾氧化法两种,其共同的技术特点是投加强氧化性的化学药剂,将原水中低价锰氧化成为高价锰,然后进一步通过天然锰砂滤料滤除。这种方法是从传统接触氧化法发展而来,在滤前投加强氧化剂的原因是由于国内普通天然锰砂的二氧化锰含量普遍不高,一般只有30~35%,接触氧化和吸附能力较弱,打不开地表水中呈络合物形态的锰,所以在滤前需要投加强氧化剂来先氧化原水中的锰,将低价锰转变为高价锰后,通过天然锰砂吸附过滤。

1、化学药剂氧化法的除锰反应式如下:

二氧化氯氧化法的反应式:

5Mn2+ +2ClO2 + 6H2O = 5MnO2 ↓+ 12H+ + 2HCl-

高锰酸钾氧化法的反应式:

3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 ↓+ 2K+ + 4H+

2、化学药剂氧化法应用中存在的技术难点:

(1)、强氧化剂投加量难以控制

由于原水中除了低价锰之外,还存在着其它的还原性物质,这类物质要同时消耗化学药剂,使药剂的消耗量大于理论消耗量。在原水中存在的还原性物质可以分为如下两类:还原性强于低价锰的物质R-S,还原性弱于低价锰的物质R-V,因为这两类物质在原水中与低价锰争夺投放的化学药剂,特别是R-S,还原性强,比低价锰优先与化学药剂反应。大大影响化学药剂氧化法的除锰效果,增大了药剂消耗量。

另外,更为重要的是,这两类物质成分非常复杂,要想将其纳入水厂的实时检测,则设备种类复杂数量庞大,几乎是不可能的。并且其在原水中往往处于经常的变动中,一是R-S与R-V的比例不断变化,二是这类物质的总量由于地表水水质的变化,也处于经常性的变化之中。在水厂仅仅设置了对锰的在线监测仪的情况下,原水中还原性物质的存在,以及这类物质与低价锰的比例的不确定性成为化学药剂氧化法的控制难点,往往是投加的化学药剂不多就少,投加量小,强氧化剂和其他还原物质先反应,参与同锰反应的剂量过低,不能打开络合物状态的锰,造成滤后水锰超标。投入量过高,强氧化剂的残留会影响出水水质(下述)。

(2)、出水水质难以控制

二氧化氯氧化法由于前述技术难点,量不足时,除锰不达标,在实际使用中,往往是投加过量,则出厂水余氯和氯衍生物过量,影响水质。

高锰酸钾氧化法有上述控制难点,还存在在实际使用中,处理后的水色度极高,除锰过后不得不再专门降低色度,需要再投加粉末活性炭,才能使色度达标。

(3)、滤速,反冲洗的改造

这类问题主要出现在已建好水厂的除锰改造中,国内一般地表水水厂的滤池过滤速度都在8米以上,反冲洗强度按石英砂标准设计,一般为12~15L/㎡•S。由于国内天然锰砂二氧化锰含量不高,接触氧化能力和吸附能力不够,造成滤前要投加强氧化剂,过滤时还要将过滤速度控制在比较低的范围以内,一般为5~7米/小时;由于天然锰砂的容重比石英砂大,所以天然锰砂的反冲洗强度要求为18~20 L/㎡•S。若用这类方法改造,不仅会降低滤池的出水量,还需要对已建好的反冲洗设施进行改造。

(4)、锰砂的使用寿命

由于天然锰砂的机械强度不高,在滤池中,由于反冲洗的摩擦,天然锰砂易破碎,粉化,使用寿命一般不到一年,这类问题在使用气水反冲的V型滤池上更为严重。

(5)、浑浊度和悬浮物的去除

由于国内天然锰砂对于浑浊度和悬浮物的去除能力远低于天然石英砂,造成水厂在除铁锰工艺之外,还要另外设置去除浑浊度和悬浮物的工艺。

(二)、进口天然锰砂过滤法:

本方法使用的工艺类型为传统接触氧化和吸附,由于进口天然锰砂二氧化锰含量高,达到55~75%,不需在滤前为氧化锰投加大剂量强氧化剂,过滤时也不用降低滤速,除锰效果较为稳定。但本方法也有几个难点:

1、 材料费用过高,进口天然锰砂的价格是国内天然锰砂价格的7~10倍,造成在滤料环节投入过大,国内多数水厂现有经济水平难以接受。

2、 机械强度不高,滤料更换较为频繁。

3、 反冲洗强度大于天然石英砂,增加改造费用。

4、 对于浑浊度和悬浮物的处理效果不如天然石英砂。

(三)、覆合锰砂过滤法

覆合锰砂Ⅲ型是使用一种化学的方法,在基粒砂的表面覆合上两层高纯度的铁膜和锰膜。通过控制覆合制作条件及配方选择,达到控制基料砂表面二氧化锰含量的目的,其中针对地表水除锰使用的覆合锰砂Ⅲ表面的二氧化锰含量最高达到60%左右,使其具有了很强的吸附氧化能力,完全适应于地表水(水库水)除锰。

覆合锰砂Ⅲ型在地表水(水库水)除锰中的优势:

1、 覆合锰砂Ⅲ型的表面二氧化锰含量最高达到60%,在用于地表水(水库水)锰超标的处理中,无需滤前加投强氧化剂,也无需降低滤速。除锰效果稳定。

2、 容重同石英砂一样,在改造中无需改建反冲洗系统。

3、 机械强度高,使用寿命长。经测定,普通天然锰砂的磨损率是覆合锰砂的34倍,破碎率是覆合锰砂的2.5倍。

4、 具有和石英砂同等的去除浑浊度和悬浮物的能力,一物两用,既除铁锰又去除浑浊度和悬浮物。  

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