关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究
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关于地下水除铁锰小型处理工艺试验探索摘要:为了寻求更有效地去除地下水含铁锰的方法,从而更好地改进配水厂现行处理工艺,本文对地下水除铁锰小型处理工艺进行了探讨分析。
关键词:地下水;除铁锰;处理工艺引言:新民柳河水源位于新民市西南部,设计取水能力4万吨/日,取水井建在柳河沿岸共10眼,均为深井,井深70~80米。
配水厂设在新民市西郊,设计处理水量近期3.15万m3/d,远期处理水量可达4.0万m3/d,该配水厂于2001年10月20日正式运行供水。
将勘察区内含水层归纳为承压水、微承压水及潜水三层,水源井取水含水层Q3、Q2。
通过5个月的试运行,现状原水铁含量可达3.2 ~5mg/L,处理后可达0.3mg/L以下,而原水锰含量0.92 ~1.2mg/L,处理后为0.96 ~1.12mg/L基本未除去,超标十几倍之多。
为了保障人民生活饮用水安全,受新民汇津水务有限公司委托,我院提出小型试验的试验方案。
通过试验得出最佳的工艺流程,提供试验技术数据,以便解决实际生产中锰较难去除这一课题。
(注:本试验进行时,水处理车间照常运行)一、水处理车间工艺概况水处理采用“一曝一滤”的工艺方式,除铁锰滤池采用葫芦岛市生产的天然锰砂,锰砂承托层厚度为550mm,滤层厚为1000 mm。
水处理车间总建筑面积2616m2,包括曝气跌水间、滤池车间、反冲洗水泵间和滤池车间控制室及仓库。
曝气池单宽流量近期为41m3/h·m,远期为53 m3/h·m,滤池为锰砂滤料普通快滤池,共分八格,单池面积为28.67m2。
其主要设计参数如下:设计滤近期5.8m/h,远期7.4m/h,校核滤速近期6.6m/h,远期8.4m/h,现状日供水量为2.8万m3/d,滤速5.14m/h,滤池采用反冲洗泵直接冲洗,反洗强度18L/s·m2,冲洗时间为10~15分钟。
本工程由于时间短、工期紧等众多客观原因,未先做除铁除锰试验,但参考类似条件下的除铁除锰水厂的生产性实践经验,设计认为选择“一曝一滤”的工艺方法应该是比较合理的。
地下水水质除铁锰处理分析梁炳耀1 毛建华2(1.广东省佛山地质局2佛山市南海第二建筑工程有限公司)摘要:本文叙述了地下水含铁、锰超标对人体的危害,通过工程实例说明地下水中的铁、锰含量是可以采用除铁罐装置进行处理关键词:铁;锰危害;除铁罐装置;水质处理1概述水质良好的地下水取至地面,稍经消毒处理即可使用;然而,大多数地下水需经适当的处理,甚至需经特殊处理后才符合饮用水或工业用水的标准。
究其原因:一是在形成过程中溶解了地层中矿物质,使某些元素在水中的溶解量超过了容许浓度;二是人类活动造成地下水污染。
佛山地区位于富饶的珠江三角洲平原区,总面积约3800km2。
随着区域经济的发展,城市范围不断扩大,尤其是当前乡镇企业、民营企业的兴起,工业园区、城乡一体化建设蓬勃发展,用水量的需求越来越大,不少地方地下水过量开采,不少水质遭受不同程度的污染,致使水质总硬度、总矿化度不断升高,水化学类型随之发生变化。
佛山地区地下水铁(Fe2+)、锰(Mn2+)含量普遍超标,尤其是铁含量严重超标,若不经处理,则不能达到生活饮用水和工业用水的要求。
2水质中铁、锰超标的危害铁和锰都是人体必须的微量元素。
水质中含有适量的铁和锰,对人体有益无害;但是,若人体长期摄入过量的铁和锰,可致使慢性中毒,可诱发某些地方病。
地下水中的铁常以二价铁的形式溶解于水中,由于其溶解度较大,所以,刚从地下抽上来时是清澈透明的,但一经与空气接触,溶解于水中的二价铁便发生氧化,生成难溶于水的三价铁氢氧化物从水中析出。
当水中的含铁量大于0.3mg/L时,水便变浑,超过lmg/L时,水具有铁腥味。
地下水中的锰也常以二价锰的形式存在,其氧化析出的速度非常缓慢,产生沉淀后,水的色度增大,其着色能力比铁高数倍,污染能力很强;当锰含量大于0.3m/L时,水会产生异味。
水中含有过量的铁和锰时,在洗涤的衣物上会生成铁色锈斑;在光洁的卫生器具上,乃至与水接触的墙壁和地板上,都会留下难于去除的黄褐色锈斑,给生活使用带来诸多不便。
地下水除铁和除锰I 工艺流程选择9.6.1 生活饮用水的地下水水源中铁、锰含量超过生活饮用水卫生标准规定时,应考虑除铁、除锰。
生产用水水源的铁、锰含量超过工业用水的规定要求时,也应考虑除铁、除锰。
9.6.2 地下水除铁、除锰工艺流程的选择及构筑物的组成,应根据原水水质、处理后水质要求、除铁、除锰试验或参照水质相似水厂运行经验,通过技术经济比较确定。
9.6.3 地下水除铁宜采用接触氧化法。
工艺流程为:原水曝气——接触氧化过滤。
9.6.4 地下水同时含铁、锰时,其工艺流程应根据下列条件确定:1 当原水含铁量低于 6.0mg/L 、含锰量低于 1.5mg/L 时,可采用:原水曝气——单级过滤。
2 当原水含铁量或含锰量超过上述数值时,应通过试验确定,必要时可采用:原水曝气——一级过滤——二级过滤。
3 当除铁受硅酸盐影响时,应通过试验确定,必要时可采用:原水曝气——一级过滤——曝气——二级过滤。
Ⅱ 曝气装置9.6.5 曝气装置应根据原水水质、是否需去除二氧化碳以及充氧程度的要求选定,可采用跌水、淋水、喷水、射流曝气、压缩空气、板条式曝气塔、接触式曝气塔或叶轮式表面曝气装置。
9.6.6 采用跌水装置时,跌水级数可采用 1~3 级,每级跌水高度为 0.5~1.0m ,单宽流量为 20~50m3/(m·h) 。
9.6.7 采用淋水装置 ( 穿孔管或莲蓬头 ) 时,孔眼直径可采用 4~8mm ,孔眼流速为 1.5~2.5m/s ,安装高度为 1.5~2.5m 。
当采用莲蓬头时,每个莲蓬头的服务面积为 1.0~1.5m2 。
9.6.8 采用喷水装置时,每 10m2 集水池面积上宜装设 4~6 个向上喷出的喷嘴,喷嘴处的工作水头宜采用 7m 。
9.6.9 采用射流曝气装置时,其构造应根据工作水的压力、需气量和出口压力等通过计算确定。
工作水可采用全部、部分原水或其他压力水。
9.6.10 采用压缩空气曝气时,每立方米水的需气量 ( 以 L 计 ) ,一般为原水二价铁含量 ( 以mg/L 计 ) 的 2~5 倍。
除铁锰的水处理方案进水流量Q=50m³/h,工作压力为2-3公斤,PH=6.5处理后的出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)规定,铁含量≤0.3㎎/L,锰含量≤0.1㎎/L,处理后的水用于日常家用,采用锰砂过滤器对水中的铁离子和锰离子进水处理,处理工艺流程为曝气→接触氧化→吸附过滤→反洗。
一、工作原理除铁锰装置的工作原理:利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子,再经过吸咐过滤去除,达到降低水中铁锰含量的目地。
滤料采用精制石英砂和精制锰砂。
精制锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2)它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。
精制锰砂中的MnO2的含量很高,其除铁效果非常理想,含铁锰地下水的PH值大于5.5与精制锰砂接触即可将Fe2+氧化成Fe3+,最后生成Fe(OH)3沉淀物经精制锰砂滤层后被去除。
所以精制锰砂层起着催化和过滤双层作用。
锰砂除铁机理,除了依靠它自身的催化作用外,还有在过滤时在精制锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜,使能起催化作用。
活性滤膜是由R 型羟氢化铁R―FeO(OH)所构成,它能与Fe2+进行离子交换反应,并置换出等当量的氢离子。
Fe2+ +FeO(OH)=FeO(OFe) + +2H+结合到化合物中二价铁,能讯速地进行氧化和水解反应,又重新生成羟其氧化铁,使催化物质得到再生。
Fe0(OFe)+ +O2 +H2O=2FeO(OH)+H+新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁过程所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。
二、运行过程①.曝气根据水质情况采用深井水余压射流曝气或压缩空气曝气等方式,管道混合溶氧,稳定可靠。
曝气法一方面是增加水中的溶解氧;二是驱除CO2,以提高水的PH值,使二价铁氧化成三价铁沉淀,然后再经过滤。
②.接触氧化滤料采用天然锰砂滤料,其具有催化和过滤双层作用。
天然锰砂的主要成分是二氧化锰(Mno2)它是将Fe2+氧化成Fe3+的良好催化剂。
2014Vol.46No.3林业科技情报务社会,造福群众。
参考文献[1]许跃,王益.建筑设计构思的文化表现[J].工程与建设,2008(02).[2]张敏.对广州如何建立地域性与时代性的现代建筑的设计探讨[J].广东建材,2009(02).[3]马玉洁,张晓亮,侯颖丽.多元文化下建筑创作的全球化与地域性[J].山西建筑,2007(25).[4]钟峰.关于工业建筑特性的思考和实践[J].工业建筑,2009(03).[5]谭伟峰.试论建筑的文化特性[J].科技资讯,2011(02).来稿日期:2014-06-13地下水除铁除锰设计探讨黄铮(黑龙江省林业设计研究院)[摘要]本文简述了地下水除铁除锰的工作原理,并结合自己在地下水除铁除锰工作中的工程实践,探讨了在设计过程中应注意的问题。
[关键词]地下水;除铁除锰;设计Discussion on removal of iron and manganese in the groundwaterHuang Zheng(Forest Design AndResearch Institute Of Heilongjiang Province)Abstract:The particle discussed the principle of removal of iron and manganese in the groundwater.At the same time,it discussed the problem should be called attention combined with the principle of removal of iron and manga-nese in the groundwater.Key words:groundwater;removal of iron and manganese目前我国北方小城镇及农村地区常常以地下水为饮用水水源,但地下水中常含有铁、锰离子,部分地区的铁、锰含量偏高,直接影响地下水的使用。
地下水除铁除锰摘要:着重从几个方面论述地下除铁除锰:既含铁地下水的形成;水中铁锰对生产和生活的危害;去除水中铁和锰的原理及方法;应用于齐齐哈尔市自来水集团富拉尔基自来水有限公司第三水源的工艺流程中。
关键字:地下水;除铁;除锰着重以下几个方面论述地下水除铁除锰:既含铁地下水的形成;水中铁锰对生产和生活的危害;去除水中铁和锰的原理及方法;并应用于齐齐哈尔市自来水集团富拉尔基自来水有限公司第三水源的工艺流程中。
1 含铁锰地下水的形成铁在地球表面分布很广,地壳中的铁质多半分散在各种晶质岩和沉积岩中,它们都是难溶性的化合物。
这些铁质大量的进入水中,一般通过以下几种途径:1.1含碳酸的地下水,对岩层中二价铁的氧化物起溶解作用。
在水的循环中,部分雨水由地表渗入地下的过程中,一般都要经过富含有机物的表土层。
土壤中的有机物在微生物的作用下,被分解而产生出大量二氧化碳,这些二氧化碳溶于水中便使地下水含有大量的碳酸。
含有碳酸的地下水经过地层的渗透和过滤,能逐渐溶解岩层中二价铁的氧化物,而生成可溶于水的重碳酸亚铁:FeO+2CO2+H2O=Fe(HCO3)2当岩层中有碳酸亚铁存在时,碳酸亚铁在碳酸作用下也能生成溶解于重碳酸亚铁。
FeCO3+CO2+H2O=Fe(HCO3)21.2三价铁的氧化物在还原条件下被还原而溶解于水。
在含有机质的地层中,常由于微生物的强烈作用而处在还原条件下时,水中的溶解氧被消耗殆尽,而由于有机物的分解作用,产生出相当数量的硫化氢和二氧化碳。
在这种条件下,地层中的三价铁首先被硫化氢还原生成FeS沉淀。
Fe2O3+3H2S=2FeS+3H2O+S生成的硫化铁在碳酸作用下又生成溶解于水中的Fe(HCO3)2。
FeS+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2S1.3有机物质对铁质的溶解作用。
有些有机酸能将岩层中的三价铁还原成为二价铁而使之溶解于水中,还有一些有机物能和铁质生成复杂的有机铁而溶于水中。
科技论坛5工时的比较制作者不但将装夹时间降低至5或10min ,还可以在不改变生产过程中其他任何项目的情况下将生产周期降低50%。
因此在不进行快速机床或价格昂贵的刀具系统投资的情况下,可以大大缩短零件的加工时间。
夹具本身所花费的成本并不多,但可产生明显的工作效率。
我们机械工人的关键是要将低成本、高效率和高的稳定性当作自己的目标,而这种夹具设备使用起来更为方便理想,能在较短的时间完成加工过程,而且加工出的成品零件具有高质量一致性。
6结论该夹具安装稳定、可靠、安全,能保证零件的加工精度,提高劳动生产率,控制成本。
通过设计、制造夹具,使学生对相关知识:如钳工的钻孔、铰孔,镗孔、焊工的焊接等技能操作有了一定的了解。
通过加工此夹具,使学生提高了加工偏心深孔的操作水平。
由于此夹具定位准确,适于大批量生产和类似偏心件的加工。
随着科技的发展,车工设备及工艺也变得的日益复杂和多样,只要不断总结经验,认真收集设计资料,掌握设计原则,合理拟出夹具的结构方案,正确地安排制造工艺才能设计出经济实用的夹具。
我们在实践中应不断学习、总结、积累和提高、改进我们的工艺装备和加工方法,从而适应实际工作的需要。
在本文结束之时,真诚感谢华南理工大学宋小春教授及韶关市第二高级技工学校老师们给予的指导及帮助!参考文献[1]王天谌.机械工人[M ].北京:机械工业出版社,1997(12).[2]许兆丰.车工工艺[M ].北京:中国劳动出版社出版,1996.[3]余俊,等.机械设计[M ].第2版.北京:北京高等教育出版社.齐齐哈尔市自来水集团有限公司建华水厂,是一座始建于1977年的地下水处理厂。
水厂由长春市政工程设计院设计,是供水能力3万吨,采用跌水曝气,无阀滤池等传统生产工艺。
建华水厂位于城市北郊,原水铁、锰指标偏高。
为了使出厂水的铁和锰的指标降低,水厂在现有水处理设备设施的基础上,将7号和8号滤池的石英砂更换为锰砂,更改曝气水箱,试用曝气接触氧化除锰工艺,经过3个月的试验,效果明显,处理后的水质达标。
地下水除铁锰工程方案说明2011年12月09日目录1、方案内容 (1)2、设计基础资料 (1)3、设计和运行条件 (1)4、除铁锰设备设计说明 (3)5、基础设备材料表 (5)6、本套锰砂过滤设备的的优点 (5)7、售后服务承诺 (5)8.工程报价 (6)1、方案内容本工程是将取自地下的含铁、锰水,经锰砂过滤设备后去除水体中的铁、锰离子。
2、设计基础资料2.1 原水水源:地下水。
2.2原水水质:铁、锰超标。
2.3 设计出水:Fe﹤0.3mg/L,Mn﹤0.1mg/L。
3、设计和运行条件3.1 设计原则3.1.1 设计必须符合适用的要求选择的处理工艺、主要设备、设计标准和数据等,应最大限度地满足使用的需要,以保证除铁锰水处理系统功能的实现。
3.1.2 设计应符合经济的要求设计中一方面尽可能采用合理措施降低工程造价,选用质优价廉的设备;另一方面又必须保证在工程建成投入使用后,取得最大的经济效益和使用效果。
3.1.3 设计技术应当力求先进和合理设计中必须根据生产的需要和可能,在经济合理的原则下,尽可能采用先进技术。
在机械化、自动化与仪表化程度方面,要从实际出发,根据需要和设备的供应情况,妥善确定。
3.1.4 设计应注意美观水处理设备应整体考虑美观,并与周围环境协调一致。
充分考虑设备噪声、气味等可能造成的二次污染。
3.1.5 系统设备安全性本系统设计的技术人员,均由参与国内外多项大型水处理工程的人员组成。
本项目设计原则是系统安全第一,产水水质、水量完全达到技术要求。
3.2 规范和标准3.2.1 设备制造和材料符合下列标准和规定的最新版本的要求3.2.2 外接管口标准和规范法兰接口的标准与阀门的法兰标准配套,并且接口管件符合下列标准及相关标准、规范的规定要求:3.2.4 某些专用材料对上述规范或标准不适合时,遵循有关行业及生产厂的标准。
如果上述规范或标准对某些专用材料不合适时,则可采用材料生产厂的标准,我公司提供其所遵循的设计导则及设计和运行标准软件。
关于地下水除铁除锰技术的探讨杨宏涛,陈萍,霍俊萍(1.齐齐哈尔市水资源管理处,黑龙江齐齐哈尔161005;2.齐齐哈尔市水政监察支队,黑龙江齐齐哈尔161005)摘要介绍了地下水除铁锰的常用的6种方法和优缺点。
关键词地下水除铁除锰;曝气氧化法;氯氧化法;高锰酸钾氧化法中图分类号:TU991.26 5 文献标识码:B我国有较丰富的地下水资源,其中有不少地下水资源含有过量的铁和锰,称为含铁含锰地下水。
水中含有过量的铁和锰,将给生活饮用及工业用水带来很大危害。
我国《生活饮用水卫生标准》规定:铁<0.3mg /L,锰<0.1mg/L。
当原水铁、锰含量超过上述标准时,就要设法进行处理。
1.1 齐市含铁含锰地下水水源水质情况(表1)从表中可以看出地下水含铁量远远超标。
三价铁(FIe3 )在PH>5的水中,溶解度极小,况且地层又有过滤作用,所以含铁地下水主要含二价铁(Fe2+)的重碳酸亚铁Fe(HOC3)2.国内地下水的含铁量一般在5~15mg/L之间,超过30mg/L的较为少见。
地下水的碱度(即HCO3含量)也很少有低于1mg/L的,所以地下水通常只含有重碳酸亚铁,很少含硫酸亚铁。
当水中有溶解氧时,水中的二价铁易于氧化为三价铁:4Fe2++02 +2H20=4Fe3++40H﹣氧化生成的三价铁由于溶解度极小,因而以Fe(OH)3形式析出。
所以含铁地下水中不含溶解氧是二价铁离子(Fe2+)能稳定存在的必要条件。
…2 除铁除锰方法2.1 曝气氧化法利用空气中的氧将二价铁氧化成三价铁使之析出,然后经沉淀、过滤予以去除。
除铁所需的溶解氧,按下式计算(02)=0.14a(Fe2+)式中:(02)为除铁所需溶解氧量(mg/L)(Fe2+)为水中二价铁含量(mg/L)a为过剩溶氧系数,一般取a=3~52.2 曝气接触氧化法.一般曝气氧化法没有催化剂,故氧化速度比较缓慢。
当含溶解氧的地下水经过滤层过滤时,水中二价铁被滤料吸附,进而氧化水解,逐渐生成具有催化作用的铁质或锰质活性“滤膜”,在“滤膜”的催化作用下铁和锰的氧化速度大大加快,进而被滤料除去。
我国饮用地下水的农村和城市很多,地下水一般水质较好,作为生活、生产用水水源,具有很多优点,因此优先考虑。
但在很多地区地下水中铁、锰含量超标,如果水中铁、锰含量高时,除影响生活用水对色、味、嗅等感官指标的要求,在用具、洗涤物上产生斑渍外,还会影响人类身体健康。
下面是小编整理的关于地下水去除铁锰离子的方法与工艺分析等内容,希望能对于去除铁锰离子方面起到一些参考价值。
地下水除铁方法:方法一:曝气氧化除铁法原理:利用空气中的氧将二价铁氧化成三价铁,使之析出,然后经过沉淀、过滤去除。
工艺流程:地下水去除铁锰离子的方法与工艺工艺特点:1、曝气不是完全为了充氧,不可忽视的是散失CO2,恢复地下水本来的OH- 浓度,提高PH值。
2、停留时间应由曝气氧化试验得出的完全氧化时间来决定,只考虑氧化速度是不充分的。
3、溶解性硅酸含量对曝气氧化铁有明显影响。
4、曝气氧化除铁不需要投加药剂,滤池负荷低,运行稳定,是一种经济的除铁方法。
方法二:氯氧化除铁法原理:含铁地下水经过加氯氧化后,通过絮凝、沉淀和过滤去除水中生成的Fe(OH)3的悬浮物。
当原水含铁量小时,可省去沉淀,当原水含铁量更小时,还可省去絮凝池,采用投氯后直接过滤。
工艺流程:地下水去除铁锰离子的方法与工艺工艺特点:1、只要投加必要的氯量,二价铁瞬间就完成氧化,达到Fe2+浓度为零。
2、向原水管中投氯,通过管内混合就可以顺利进行二价铁的氧化。
3、在沉淀池中除去氢氧化铁绒粒、悬浮物的主要目的是减轻滤池的负荷。
4、过滤时除铁工艺不可缺少的操作单元。
5、氯氧化法的适应性很强,几乎适用于各种水质,这是它的最大优点。
方法三、接触过氯氧化除铁法原理:经曝气后含铁地下水经过天然滤池的滤层过滤,水中的二氧化铁的氧化反应能迅速在滤层中完成,并同时将铁质截留于滤层中,从而完成除铁过程。
工艺流程:地下水去除铁锰离子的方法与工艺工艺特点:1、曝气仅仅是为了将空气中的氧气向原水中充入,以达到增加溶解氧浓度的目的,并不考虑二价铁的氧化问题。
《地下水接触氧化法除铁、锰制软化水综合实验》一实验目的地下水去除铁、锰是为了达到饮用要求和进行水质软化必须进行得给水处理过程。
对于饮水过程中的除铁、锰是为保证饮用水能够达到饮用水标准和保护身体健康进行的处理,而软化水处理过程中除铁、锰是为了防止离子交换树脂中毒。
因此,地下水除铁、锰对于给水处理过程很重要。
本实验就是使学生通过实验过程设计和综合性的实验获得某一地下水的基本处理参数,所得的实验数据应能指导该水质的软化处理工艺和设备的设计和制作、加工。
二实验内容1 设计地下水接触氧化法除铁、锰及软化处理实验工艺2 设计制作实验设备3 实验验证及改进(包括监测及测试)4 实验结果及结论三实验材料Φ100Χ2000有机玻璃柱3根,Φ8Χ2000有机玻璃管1根,万能胶,法兰盘三付,4分、6分塑胶软管,绑线,锰砂(0-2mm),101阳离子树脂,粗粒盐,过滤棉适量。
四实验仪器及药品哈納铁、锰测试仪,EDTA滴定法测水中总硬度器皿及药品,分析天平。
五实验步骤1 实验任务书进行初步设计方案的设计。
工艺流程:2 指导教师对设计方案进行评价、修正,确定指导性方案。
3 根据设计方案进行接触氧化法除铁、锰滤床和离子交换柱制作。
用万能胶将法兰、水槽与有机玻璃柱粘住。
固化12小时以上,同时,锰砂床应粘接滤阻水头损失观测管(Φ8Χ2000有机玻璃管)。
4 将5公斤粗粒盐制成饱和盐水,撇去浮沫。
5 用饱和盐水浸泡设计用量的101阳离子树脂12h。
6 根据设计方案将设计用量锰砂装入接触氧化床中。
锰砂装入前应用过滤棉将清水孔衬好,防止过滤过程中跑细砂,也可用80目以上滤布衬贴。
7 锰砂反洗。
用6分塑胶软管与锰砂床清水口连接,另一端接到地下水龙头上。
适当开启水龙头阀门,向锰砂床反洗注水,当浑水从水槽溢出,加大反洗水量,直到锰砂膨胀40%左右,继续反洗直至出清水。
(反水强度控制在15升/秒)。
8 锰砂正洗。
将锰砂床调整为过滤状态,从水槽加入地下水进行正洗(过滤),洗水从清水口排出。
地下水除铁除锰工艺1、地下水中铁、锰的危害我国有丰富的地下水资源,其中有不少地下水源含有过量的铁和锰,称为含铁含锰地下水。
清澈的天然地下水中,铁质主要为溶解性二价铁离子。
当地下水提汲地面与空气接触后,含铁地下水不再清澈透明而变成“黄汤”。
这主要是由于地下水中的二价铁离子被空气中的氧气氧化,生成橙黄色的氢氧化铁Fe(OH)沉淀物。
4Fe 2+ +02+10H20=4Fe(OH)3+8H+水中含有过量的铁和锰将给生活饮用及工业用水带来很大危害。
国家规定生活饮用水中铁离子含量应≤0.3毫克/升,锰离子含量应≤0.l毫克/升。
铁和锰都是人体需要的元素,只要水中含量不超标,不致于影响人的健康。
但水中铁含量1>0.3毫克/升时水变浊,超过l毫克/升时,水具有铁腥味;当锅炉、压力容器等设备以含铁量较高的水质作为介质时,常造成软化设备中离子交换设备污染中毒,承压设备结褐色坚硬的铁垢,致使其发生变形、爆管事故,因此对含铁水质除铁、除锰十分重要。
2、地下水除铁除锰设备工艺简介用锰砂降低水中铁、锰离子的含量,是通过两个重要环节实现的。
一个是地下水曝气,另一个是含铁含锰水经过锰砂滤层。
两个过程缺一不可。
曝气,就是将地下水提汲地面与空气充分接触,使氧气迅速溶解于水中,这又叫充氧过程。
曝气还包含另一方面的目的,就是除去水中二氧化碳,以提高水的PH值。
提高水的PH值则是根据水质条件或工艺需要而确定的。
曝气量在工艺设计中是要经过计算的。
理论上氧化l毫克/升二价铁离子为三价铁离子的水中溶解氧应为0.143毫克/升。
通常l升空气在20’E时的重量为1.205克,氧气在空气中所占比例约为l/5,依此可推出氧化l毫克/升二价铁离子需要在每立方米水中注入空气0、5升左右。
不管采用何种曝气方式和设备.一般水中实际的充气量最低也要比理论值大出两倍以上,才能确保溶进充足的氧气。
锰砂滤料是由天然锰矿开采并经破碎、筛分而成的。
它的主要成分是二氧化锰。
关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺
用水水站的设计研究
摘要:地下水中的铁、锰元素的去除治理在一定程度上影响了我国水资源的利用率,甚至地下水会出现一股腥臭的味道。
基于此,本文就从地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法出发,对生产工艺用水水站的设计方法进行探讨分析。
以此,更好地满足人民日常的生产生活需求。
关键词:地下水;工艺用水生产;水站设计
前言:地下水的治理方面一直是我国水环境治理中较为重视的一环,水中的铁元素以及锰元素的超标会在一定程度上影响人们的生产生活,所以有效地加强地下水中铁、锰元素的去除方法是十分必要的,这样才能有效地提升生产工艺用水水站的设计方法。
1.地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法
1.1生物去除法
可以利用生物去除法对地下水中的铁、锰元素进行治理,主要就通过构建过滤池,利用过滤池对铁细菌进行培养,在活性过滤膜上附着进行繁殖,可以有效地吸附地下水中的铁离子,同时也可以通过溶解氧化的形式将亚铁离子氧化成为氧铁离子,进一步产生更加能量进行释放,以此保证细菌体系的始终维持生命附着的活力。
生物法去除铁、锰元素主要通过两种方法,第一个方法就是利用细菌产生酶或者其他因素对地下水中杂质去除起到了催化的作用,第二个方面就是通过生物细胞体分泌出具有活性反应的小分子与锰产生反应,通过改变水的酸碱度,对于锰元素可以起到一定程度的固化作用。
可以去除铁元素以及锰元素的微生物较多,例如假单胞菌以及生石微菌等等都可以对地下水中的铁、锰元素的去除以及治理起到良好的作用
[1]。
1.2药物氧化去除方法
现今处理地下水中的铁元素以及锰元素的药物主要是利用氯氧化法、高锰酸钾氧化法、过氧化氢氧化法以及臭氧化法,四种药剂氧化治理方法。
药剂
氧化去除方法主要是利用具有较强氧化性的化学药剂与地下水中铁元素以及锰元
素进行氧化融合,氧化反应发生过后就可以利用沉淀工艺将氧化后的离子进行分离。
经常使用的氯氧化剂主要是二氧化氯以及次氯酸钠,治理地下水时以氯气作
为氧化剂就会有效地提升地下水中铁元素的去除效率,相应的氯气与地下水的酸
碱度的比值呈现正比,氯气投入多,酸碱值也会随之升高。
其中高锰酸钾是一种
比氯以及氧更加强的药物氧化剂。
过氧化氢可以有效地将地下水中的铁元素以及
锰元素的治理方法主要将药剂分解出的氢氧根离子与铁元素、锰元素产生结合反应,进而达到沉淀的目的,通过沉淀工艺将地下水中的铁、锰元素进行去除治理。
需要注意的是此种治理方法会因为药物剂量对水的酸碱度产生影响[2]。
1.3吸附去除方法
吸附法主要是利用火山岩或者沸石对地下水中的铁、锰元素进行去
除治理。
火山岩石可以作为地下水的滤料,对铁元素以及锰元素进行吸附。
可以
对硝酸铁以及氢氧化钾进行强化升级,可以有效地提升地下水中铁元素的去除率,甚至可以百分百的去除地下水中的锰元素。
改良升级后的火山石可以有效地增加
对地下水中杂质的吸附率,通过络合反应与铁以及锰元素发生反应形成沉淀。
沸
石是我国目前市场中最为常见的吸附剂,沸石的结构与沸石的吸附性存在非常密
切的关系,将氯化钠加入沸石结构可以有效地对沸石进行改良,以便于更好地进
行地下水的治理,氯化钠的加入有效地提升了沸石中的离子置换效果,增强了沸
石表面的吸附能力,根据研究结果表明,当氯化钠的浓度在25%时去除效果最好。
1.4利用去除铁、锰的设备
有效地去除地下水中的铁、锰元素可以将过滤法作为优先选择,富
有铁元素的地下水经过锰砂过滤,会在过滤的过程中进行氧化以及催化反应,将
水中的铁离子从二价转变为三价,确保铁离子可以有效的析出,留在锰砂过滤层中。
锰砂除铁的方法具有效果好以及技术成熟的优势特点。
利用锰砂材料对于铁、锰元素进行处理。
工作人员可以利用气流进行曝气工作,需要一些较为大型的系
统进行运转工作时,可以优先选取鼓风机进行曝气工作,地下水中的铁、锰元素
同时存在就需要将方案升级,使用二级甚至三级的处理方案,这样才能尽最大可
能的实现氧化效果。
1.生产工艺用水水站的设计方法
2.1混凝沉淀工艺设计
混凝剂可以有效地提升地下水的治理效率,从经济以及技术两个方面进行综
合考虑,聚合氯化铝材料制成的混凝剂性价比最高,去除地下水中铁、锰元素的
效率高的同时效果最好,在对地下水进行治理时投放的药物剂量在60mg/l。
有关
于混凝沉淀工艺的实验结果表明,在一定范围内通过提高氧化剂的使用量能够有
效地改善地下水的酸碱度,在一定程度上非常有利于铁元素以及锰元素的去除,
但使用此种方法只适用于研究实验,对于实际的工程情况并不合适。
选择单级搅
拌时,反应搅拌转速的不稳定就会直接影响地下水铁、锰元素处理的效果,最终
就会发生处理效果不佳的现象。
最佳的反应搅拌效果就是搅拌转速控制在
2400r/h。
在采用多级搅拌时,地下水的治理效果就是通过反应搅拌的转速以及
多级搅拌的级别数量决定的,反应搅拌的转速分别为1200r/h、2400r/h以及
3600r/h三个级别构成,其中三级减速反应搅拌进行铁、锰元素去除效果最好。
利用混凝工艺对铁元素的去除效果较好,锰元素的去除效果相对于铁元素就要差
很多了,各种混凝剂对于锰元素的处理率都很低,所以除去铁元素后需要后期的
工艺进行一步的强化对锰元素的去除。
2.2过滤工艺设计
利用过滤工艺对地下水的铁、锰元素进行处理,就需要选择相应的
滤料。
在处理锰元素的过程之中,水锰离子的浓度以及硬度都不是影响锰离子过
滤的主要因素,但是过滤的速度以及过滤层滤料的整体厚度以及水的酸碱值都会
对锰元素的去除产生较大的影响,需要将过滤速度控制在8m/h左右的同时滤料
过滤层的厚度需要大于8cm,两个条件都满足的情况下,就可以有效地进行锰元
素的处理工作,在弱酸、碱性以及中性的水质中,都可以对锰元素进行有效地去除。
也可以利用强氧化剂对锰砂材料进行升级改良,当水中的锰离子含量过高时
可以通过投放氯或者高锰酸钾,以此达到回用水的效果标准。
滤料的改良升级可
以有效的增大表面积,提升表面的吸附能力,同时表面的复合物质对于锰元素的
处理效果会与水中锰元素的含量呈现正比例的效果,锰的浓度越高除锰效果越好。
2.3回用工艺设计
回用工艺主要是通过对地下水的水质特点进行调查研究,通过实验
得出适合处理地下水中铁、锰元素的工艺流程以及所需要的数据参数,这样就可
以为相同水质的地下水治理提供设计的依据,可以提供较大的参考价值。
针对地
下水中含有较高浓度的铁、锰元素的水质特点,可以利用混凝沉淀、过滤工艺以
及反渗透技术进行工艺治理,这样就可以让出水的水质满足再生用水以及冷却用
水的标准。
一般情况下,回用水是指经过脱盐工艺制成的淡水,只有一小部分是
去除铁、锰元素的水,这样就可以将地下水有效地进行回收再利用,不仅可以有
效地满足人们生活的日常所需,还能够有效地提升水资源的利用率。
结论:综上所述,地下水中的铁、锰元素的处理方法的改良可以进一步的提
升生产工艺用水的设计方法。
经由上文分析可得,通过生物法、药剂氧化法、吸
附法以及去除铁、锰元素设备对地下水进行治理,以便于更好地设计生产工艺用
水站。
以此有效地提升我国地下水的治理技术。
参考文献:
[1]王志红,植许鋆,李炳萱.KMnO_4强化混凝耦合超滤去除湖库水中共存铁
锰藻[J].中国给水排水,2022,(05):1-8.
[2]张春晖,王文倩,王新玲.MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石去除矿井水中二价
铁锰的试验研究[J].环境科学研究:1-12.。