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提要:阐述了天然地下水微量金属离子超标的危害及针对性的降铁、锰处理工艺,以确保处理后含铁、锰量达国家饮用水的规定,确保农村饮水安全。
关键词:微量金属离子 含铁量含锰量除铁锰装置
中图分类号:F407.4 文献标识码:A 文章编号:
一、概述
我国很多地区的天然地下水的成分比较复杂,大都含有很高的铁、锰离子,超过了生活饮用水卫生标准。含有铁锰的水有铁腥味,在生活中使用这种水会使得家具上产生棕色锈斑,洗涤衣物时会染上黄色或棕黄色污渍,沉淀在管壁内的铁质会使铁菌生长,以致打开水龙头放出红水,过量的铁、锰离子不能被人体直接利用或对人体健康有害,严重影响生活质量并危害身体健康,在进行净水处理时必须将其去除,在达到允许范围内方可作为饮用水使用。
为了适应生活用水的需要,开发利用含铁含锰地下水资源,我公司开发研制的“活性生物膜接触氧化法除铁除锰装置”应运而生。
二、国家标准中生活饮用水铁、锰含量标准
国家饮用水质量标准(GB5749-2006)规定如下:
铁离子≤0.3mg/L锰离子 ≤0.1mg/L
三、原水水质及铁锰离子的危害
铁离子的危害:铁离子本身对人体无直接的危害,主要的缺点来自视觉和环境污染,水中铁离子含量≥0.3mg/L时,水将变浑浊,含量≥1mg/L时,水出现铁腥味,在洗涤的衣物上留下铁锈斑,在卫生洁具和墙地砖上形成黄色污点且不容清洗。
铁在地下水中主要以二价铁离子存在,一旦接触空气很容易被氧化成三价铁离子,并能在水中迅速形成氢氧化铁产生沉淀,很容易被过滤去除。
锰离子的危害:锰离子在水中常以二价形式存在,二价锰在水中被氧化的速度很慢,所以一般不能使水在接触空气后变浑浊。但是当二价锰被氧化后能产生沉淀,使水的色度增大,其着色能力比铁离子更强,对衣物和器具的污染能力更强,当水中含锰量超过0.3mg/L时将产生异味。
此外,铁锰细菌的存在会造成金属制品(如金属水箱、容器、管道等)的腐蚀。
由于铁、锰离子的去除存在很多共同点,因此地下水的除铁除锰都是同步进行的。
四、地下水除铁技术
1、处理工艺
2、工艺说明
地下水由深井泵提升后进入除铁锰系统,在进入除铁锰装置前,来水经充氧装置注入空气,使水与空气充分接触。水与空气混合后进入除铁锰装置,水中的二价鐵离子和二价锰离子在锰砂(主要是二氧化锰)的催化作用下被氧化成高价物质;同时由于滤料表面的铁锰菌的生物接氧化学作用,“活性生物膜接触氧化”使二价铁离子和二价锰离子更完全、更彻底地被氧化成高价物质,在偏碱性条件下形成氢氧化物而产生沉淀,通过过滤得到去除,从而使水质得到净化,达到生活饮用水标准,以满足用户的用水要求。
在滤料层中同时发生着下述反应:生物化学反应、接触氧化反应和物理截留吸附等作用。
除铁锰装置运行一段时间后需要对设备进行反冲洗,本工艺方案采用经过处理后的净水对运行过的设备进行反冲洗。冲洗干净就可以再投入使用。
本除铁锰系统工艺可连续运行或间断运行。
经除铁锰装置处理后的水直接进入后续水箱。
用户用水由提升泵提升至各使用点。
3、系统设备技术参数
(1)除铁除锰装置3套
规格型号:2NF一体化除铁除锰装置
外形尺寸:φ1800×4200
处理水量: Q=20m3/h
设备技术性能参数:
设计滤速:8-10m/h反洗强度:15-18L/m2s
滤料材质:天然锰砂 滤料高度:1.2m
工作压力:0.6Mpa 设计压力:0.75Mpa
工作温度:4-500C 本体材质:Q235碳钢防腐
进水含铁:≤6mg/L出水含铁:≤0.3mg/L
天然锰砂性能参数:
MnO2≥35%含泥量≤2.3%
密度3.34g/cm3 盐酸可溶率≤3%
堆密度1.9g/cm3破碎率1.7%
磨损率1.0% 粒径2-4 mm
滤料的水浸出液对人体无毒无害
(2)充氧装置3套
型号:AIR-20
(3)反冲洗水泵
设备型号:ISG125-160A
技术性能:Q=180m3/h H=24m N=18.5kw
数量:3套
4、本工艺方案优特点:
a、一次性投资,不需要更换滤料;
b、运行费用低,反洗周期短,每次反洗时间少5min/次;
c、占地面积小,上马快,管理维护简单;
d、设备室外布置即可,不需另设厂房,工程总投资低;
e、工艺成熟,实践经验丰富。
五、系统控制
除铁锰装置的控制要求主要控制除铁锰装置的运行与反洗,手动/自动控制运行。手动控制运行:当监测除铁锰装置出水水质超标时,启动反冲洗泵对除铁锰装置进行反冲洗程序运行。自动控制运行:根据使用情况定时反冲洗再生。
六、安装及运行要点
1.除铁锰装置就放在水平的混凝土基础上,基础应稳固,防止不均匀沉陷;
2.在滤料装填前应认真筛选,筛选后自下而上,由大到小逐层装填;
3.滤料装填完毕应及时进行反冲洗,水流自下而上,将不合格的滤料砂粉
末泥水及时冲走,直至出水澄清才能正式运行;
4.当采用石英砂滤料时,滤池初始应在低滤速下运行,待氧化膜形成后再
逐渐加大滤速;
5.反冲洗周期一般根据处理后水质、压力而定。当进出水压力表的差值达
到设备的允许水头损失值而进行反冲洗,当滤后水中铁含量超出规定值应立即进行反冲洗;
6.反冲洗强度按要求进行,一般历时5-7分钟;
7.设备初期运行阶段,反冲洗水量不宜过大,强度不宜过高,仅以松动滤
料为主,以免影响生物活性滤膜的形成;
8.除铁锰装置的滤料应每年进行翻砂整理,捣碎粘结在一起的大块,并观
察滤层的厚度,如发现滤层减薄,应及时补足滤料,保证出水品质。
七、试运行阶段:
1、启动前准备工作
(1)前续设备(深井水泵等)试运行合格,并确保前续设备系统完好无损;
(2)各动力设备均单体试验合格;各阀门操作灵活无卡涩现象,并处于原始状态;
(3)各滤料已按要求清洗装填完毕;
(4)设备及系统,各连接处均已连接牢固,无泄漏,处于良好的备用状态;
2、启动、运行
开启除铁锰设备的排气阀和进水阀,待排气阀有水流出时,开正洗排水阀下排阀,关闭排气阀;正洗至出水澄清,开出水阀,关闭正洗排水阀,投入运行;
除铁锰设备的手动工作程序按下列步骤进行:运行→反洗→正洗→备用或停运
(1)运行:
设备投入运行一段时间,当除铁锰设备进出水端显示较高压差时(或流量明显减小时),需对除铁锰设备进行反洗。关闭进水阀和出水阀两个运行阀门,进入反洗工序。
(2)反洗:
打开反洗上排阀,然后打开反洗进水阀,反洗时间大约为5min,水反洗进水量通过除铁锰设备反洗进水手动阀调节,以不跑过滤介质为原则。反洗5min左右,至出水清澈为至,关闭反洗进水阀及反洗上排阀,打开排气阀和正洗排水阀,当除铁锰设备内水位下降至滤料层上10~20mm时,关闭底部排水阀。
(3)正洗:
除铁锰设备的排气阀处于开启状态,打开进水阀,待排气阀有水流出时,开正洗排水阀下排阀,关闭排气阀;开始正洗,正洗流量与进水流量相同,至出水澄清,开出水阀,关闭正洗排水阀,设备投入运行,正洗的时间大约为10分钟。
3、停运
先关闭除铁锰设备进水水泵,然后关闭除铁锰设备进水阀,再关闭出水阀,除铁锰设备即停止运行。
八、总结
除铁锰装置在安徽萧县、灵壁、五河、泗县等地区的使用改善了当地农村的用水卫生安全。
关键词:微量金属离子 含铁量含锰量除铁锰装置
中图分类号:F407.4 文献标识码:A 文章编号:
一、概述
我国很多地区的天然地下水的成分比较复杂,大都含有很高的铁、锰离子,超过了生活饮用水卫生标准。含有铁锰的水有铁腥味,在生活中使用这种水会使得家具上产生棕色锈斑,洗涤衣物时会染上黄色或棕黄色污渍,沉淀在管壁内的铁质会使铁菌生长,以致打开水龙头放出红水,过量的铁、锰离子不能被人体直接利用或对人体健康有害,严重影响生活质量并危害身体健康,在进行净水处理时必须将其去除,在达到允许范围内方可作为饮用水使用。
为了适应生活用水的需要,开发利用含铁含锰地下水资源,我公司开发研制的“活性生物膜接触氧化法除铁除锰装置”应运而生。
二、国家标准中生活饮用水铁、锰含量标准
国家饮用水质量标准(GB5749-2006)规定如下:
铁离子≤0.3mg/L锰离子 ≤0.1mg/L
三、原水水质及铁锰离子的危害
铁离子的危害:铁离子本身对人体无直接的危害,主要的缺点来自视觉和环境污染,水中铁离子含量≥0.3mg/L时,水将变浑浊,含量≥1mg/L时,水出现铁腥味,在洗涤的衣物上留下铁锈斑,在卫生洁具和墙地砖上形成黄色污点且不容清洗。
铁在地下水中主要以二价铁离子存在,一旦接触空气很容易被氧化成三价铁离子,并能在水中迅速形成氢氧化铁产生沉淀,很容易被过滤去除。
锰离子的危害:锰离子在水中常以二价形式存在,二价锰在水中被氧化的速度很慢,所以一般不能使水在接触空气后变浑浊。但是当二价锰被氧化后能产生沉淀,使水的色度增大,其着色能力比铁离子更强,对衣物和器具的污染能力更强,当水中含锰量超过0.3mg/L时将产生异味。
此外,铁锰细菌的存在会造成金属制品(如金属水箱、容器、管道等)的腐蚀。
由于铁、锰离子的去除存在很多共同点,因此地下水的除铁除锰都是同步进行的。
四、地下水除铁技术
1、处理工艺
2、工艺说明
地下水由深井泵提升后进入除铁锰系统,在进入除铁锰装置前,来水经充氧装置注入空气,使水与空气充分接触。水与空气混合后进入除铁锰装置,水中的二价鐵离子和二价锰离子在锰砂(主要是二氧化锰)的催化作用下被氧化成高价物质;同时由于滤料表面的铁锰菌的生物接氧化学作用,“活性生物膜接触氧化”使二价铁离子和二价锰离子更完全、更彻底地被氧化成高价物质,在偏碱性条件下形成氢氧化物而产生沉淀,通过过滤得到去除,从而使水质得到净化,达到生活饮用水标准,以满足用户的用水要求。
在滤料层中同时发生着下述反应:生物化学反应、接触氧化反应和物理截留吸附等作用。
除铁锰装置运行一段时间后需要对设备进行反冲洗,本工艺方案采用经过处理后的净水对运行过的设备进行反冲洗。冲洗干净就可以再投入使用。
本除铁锰系统工艺可连续运行或间断运行。
经除铁锰装置处理后的水直接进入后续水箱。
用户用水由提升泵提升至各使用点。
3、系统设备技术参数
(1)除铁除锰装置3套
规格型号:2NF一体化除铁除锰装置
外形尺寸:φ1800×4200
处理水量: Q=20m3/h
设备技术性能参数:
设计滤速:8-10m/h反洗强度:15-18L/m2s
滤料材质:天然锰砂 滤料高度:1.2m
工作压力:0.6Mpa 设计压力:0.75Mpa
工作温度:4-500C 本体材质:Q235碳钢防腐
进水含铁:≤6mg/L出水含铁:≤0.3mg/L
天然锰砂性能参数:
MnO2≥35%含泥量≤2.3%
密度3.34g/cm3 盐酸可溶率≤3%
堆密度1.9g/cm3破碎率1.7%
磨损率1.0% 粒径2-4 mm
滤料的水浸出液对人体无毒无害
(2)充氧装置3套
型号:AIR-20
(3)反冲洗水泵
设备型号:ISG125-160A
技术性能:Q=180m3/h H=24m N=18.5kw
数量:3套
4、本工艺方案优特点:
a、一次性投资,不需要更换滤料;
b、运行费用低,反洗周期短,每次反洗时间少5min/次;
c、占地面积小,上马快,管理维护简单;
d、设备室外布置即可,不需另设厂房,工程总投资低;
e、工艺成熟,实践经验丰富。
五、系统控制
除铁锰装置的控制要求主要控制除铁锰装置的运行与反洗,手动/自动控制运行。手动控制运行:当监测除铁锰装置出水水质超标时,启动反冲洗泵对除铁锰装置进行反冲洗程序运行。自动控制运行:根据使用情况定时反冲洗再生。
六、安装及运行要点
1.除铁锰装置就放在水平的混凝土基础上,基础应稳固,防止不均匀沉陷;
2.在滤料装填前应认真筛选,筛选后自下而上,由大到小逐层装填;
3.滤料装填完毕应及时进行反冲洗,水流自下而上,将不合格的滤料砂粉
末泥水及时冲走,直至出水澄清才能正式运行;
4.当采用石英砂滤料时,滤池初始应在低滤速下运行,待氧化膜形成后再
逐渐加大滤速;
5.反冲洗周期一般根据处理后水质、压力而定。当进出水压力表的差值达
到设备的允许水头损失值而进行反冲洗,当滤后水中铁含量超出规定值应立即进行反冲洗;
6.反冲洗强度按要求进行,一般历时5-7分钟;
7.设备初期运行阶段,反冲洗水量不宜过大,强度不宜过高,仅以松动滤
料为主,以免影响生物活性滤膜的形成;
8.除铁锰装置的滤料应每年进行翻砂整理,捣碎粘结在一起的大块,并观
察滤层的厚度,如发现滤层减薄,应及时补足滤料,保证出水品质。
七、试运行阶段:
1、启动前准备工作
(1)前续设备(深井水泵等)试运行合格,并确保前续设备系统完好无损;
(2)各动力设备均单体试验合格;各阀门操作灵活无卡涩现象,并处于原始状态;
(3)各滤料已按要求清洗装填完毕;
(4)设备及系统,各连接处均已连接牢固,无泄漏,处于良好的备用状态;
2、启动、运行
开启除铁锰设备的排气阀和进水阀,待排气阀有水流出时,开正洗排水阀下排阀,关闭排气阀;正洗至出水澄清,开出水阀,关闭正洗排水阀,投入运行;
除铁锰设备的手动工作程序按下列步骤进行:运行→反洗→正洗→备用或停运
(1)运行:
设备投入运行一段时间,当除铁锰设备进出水端显示较高压差时(或流量明显减小时),需对除铁锰设备进行反洗。关闭进水阀和出水阀两个运行阀门,进入反洗工序。
(2)反洗:
打开反洗上排阀,然后打开反洗进水阀,反洗时间大约为5min,水反洗进水量通过除铁锰设备反洗进水手动阀调节,以不跑过滤介质为原则。反洗5min左右,至出水清澈为至,关闭反洗进水阀及反洗上排阀,打开排气阀和正洗排水阀,当除铁锰设备内水位下降至滤料层上10~20mm时,关闭底部排水阀。
(3)正洗:
除铁锰设备的排气阀处于开启状态,打开进水阀,待排气阀有水流出时,开正洗排水阀下排阀,关闭排气阀;开始正洗,正洗流量与进水流量相同,至出水澄清,开出水阀,关闭正洗排水阀,设备投入运行,正洗的时间大约为10分钟。
3、停运
先关闭除铁锰设备进水水泵,然后关闭除铁锰设备进水阀,再关闭出水阀,除铁锰设备即停止运行。
八、总结
除铁锰装置在安徽萧县、灵壁、五河、泗县等地区的使用改善了当地农村的用水卫生安全。