不同滤料除铁除锰效果研究
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［ #］ 流量容易导致支承层位移和滤料流失 。采用
图 $" 铁， 锰去处率对比图
" " 由图 % & 图 $ 结果可知： （’ ） 此三滤柱都为通原水直接培养细菌过程， 巩义陶粒滤柱由图 % 所示整个运行过程中锰的平 均去除率只有 !#( )*+ ， 且随着原水锰含量的变化 而出 水 水 质 上 下 波 动 较 大， 铁的去处率达到了 *,( $#+ ， 出水铁含量平均为 -( ’./0 1 2。巩义锰砂 滤 柱 对 铁 锰 的 平 均 去 处 率 分 别 为 *,( **+ 、 ,*( #-+ ， 马山锰砂滤柱对铁锰的平均去处率分别 为 )%( %-+ 、 )-( ,$+ 。这可能是由于巩义陶粒表 面光滑， 孔隙率较小吸附能力差， 且滤料间的空隙 — %! —
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不同滤料除铁除锰效果研究# 陈正清 过程十分迅速， 而氧化过程则比较缓慢， 所以氧化 就成为反应的控制步骤。被滤膜吸附的二价锰氧 化水解后， 又生成新的活性滤膜物质参加反应， 所 以锰质活性滤膜的除锰过程， 也是一个不断更新的 催化反应过程。而张杰等于 $, 世纪 +, 年代在我 国率先开展了地下水生物法除锰新技术的理论及 应用研究， 分别在沈阳李官卜、 鞍山大赵台、 抚顺开 发区水厂等地进行了现场研究， 并通过大量的微生 物学试验， 证明了滤池中铁细菌的高效生物除锰作
［ &］ 用， 进而提出了生物除锰理论 。
" " !# 不同滤料的除铁除锰效果 滤料品种不同， 物理吸附能力、 化学氧化和催
!" 进水管# $" 溢流管# %" 平衡水箱# &" 莲花式喷头 ’" 一号滤柱# (" 二号滤柱# )" 滤料# *" 反冲洗进水 +" 测压板# !," 一号出水# !!" 二号出水 图 !# 试验装置流程
表 $# 原水水质 项目 总铁 23$ 4 56$ 4 78 - ./・0
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9: 水温 （ ; ） <87 23 !* > $’ ,= ) > != $
检测值 ,= *+ ,= *$ ,= ’& & > ’ (= ’*
"# 运行效果及分析
" " $# 地下水除铁除锰主要机理 地下水的铁锰主要以 56$ 4 、 23$ 4 形式存在， 此 238$ 等） ， 外还有些高价铁锰的氧化物 （ 如 56$ 8% ， 铁、 锰均是过渡性金属元素， 其标准氧化还原电位 分别 为 ! " （ 56% 4 - 56$ 4 ）? ,= ))!@ 及 ! " （ 238$ ［ $］ ， 锰 的 氧 化 还 原 电 位 高 于 铁， 23$ 4 ）? != $%!@
化作用也不同， 因此对地下水除铁除锰的效果也不 同。本研究根据巩义陶粒滤柱， 巩义锰砂滤柱， 马 山锰砂滤柱 （ 滤柱进水均为低强度曝气后的水） 的 长期运行效果， 对比分析了不同滤料除铁除锰效 果， 生物与非生物过滤的除铁除锰效果。各滤柱的 长期运行效果见图 $ > 图 ( 。
! " "# 原水水质 本试验采用配制的模拟地下水， 水质平均情况 见表 $ 。
图 #" 广西马山锰砂滤柱进出水铁锰浓度变化 （ 接种）
Байду номын сангаас
料的不同对铁的去除率没有显著变化， 因此对于地 下水的除铁问题并不是一个难点。而滤料的差异 对锰的去除起着重要的作用， 因此开发一种具有良 好的吸附性能， 稳定的固锰能力的优质滤料是我们 以后研究除铁除锰工艺的关键。 ! : !" 反冲洗方式 接触氧化除铁滤池要求地下水经过简单的曝 气充氧去除部分二氧化碳后， 水中大部分铁质仍以 34% 5 状态进入滤层， 依靠滤料表面已生成的铁质活 性滤膜的自催化反应完成铁的氧化截留过程。在 滤料表面容易形成铁质滤膜和铁泥， 增大了水头损 失， 因此必须对滤柱进行反冲洗。假如使用单一水 冲洗法， 即使强度达 ’- & ’%2（ 1 ; ・ /% ） ， 也难以使 铁泥彻底剥落、 破碎、 冲洗干净， 时间稍长便会结块 导致滤层堵塞。虽然气水反冲洗法可使铁泥彻底 剥离， 并有效地防止滤层泥球和龟裂的形成。但是 反冲气源由空气压缩机或鼓风机供给。这就增加 了运行费用。同时， 冲洗过程中的空气压力和流量 仍然是由高变低、 变化很大， 而过高的初始压力和
［ %］ 成 ， 它的扩散系数 （ A） 很大， 与滤料颗粒表面的
图 %# 河南巩义锰砂滤柱进出水铁锰浓度变化
粘附力远远大于自然氧化法中的絮状铁质悬浮物。 滤料表面锰质活性滤膜的除锰过程， 首先是水中二 价锰被滤膜吸附， 然后再被溶解氧氧化。一般吸附 — $% —
环境保护科学" 第 !# 卷" 总第 #$% 期" $&&’ 年 ( 月 较大， 因此对锰的去除率很低。而铁的去处过程主 34% 5 很 容 易 被 氧 化 形 成 34 要是 化 学 氧 化 作 用， （ 67） 吸附。各滤柱对铁的去处率 . 被滤料截留， 都较高， 出水铁均低于 -( .-/0 1 2 的水质标准。 （%） 从总体上看马山锰砂对铁锰的去除效果 又要比巩义锰砂的要好。马山锰砂的出水铁、 锰含 量分别为 -( -#./0 1 2、 -( -#’/0 1 2， 远低于国家 《生 活饮用水卫生标准》 。而巩义锰砂虽然有较大的 除锰能力， 但其出水锰平均含量为 -( ’*/0 1 2， 不能 达标。这主要是由于马山锰砂中的 896% 含量高
表 %+ 分析项目和检测方法 分析项目 总铁 P:! L 16! L SQ ?T 水温 GQS P: 检测方法 邻菲罗啉分光光度法 甲醛肟分光光度法 邻菲罗啉分光光度法 溶解氧测定仪 ?T 计 温度计 UP:Q# 法
收稿日期： !""# $ %! $ "& 项目基金： 建设部科技攻关项目 （ "’"! $ "(! ） 。 作者简介： 陈正清 （ %)*" $ ） ， 男， 福建寿宁人， 硕士研究生。
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区域循环经济建设框架探讨8 凌8 岚 技术为主导的高新技术， 那么循环经济的技术载体 就是环境无害化技术 （ !"#$%&"’(") *&+", -(./"&0&1
〔 45 〕 23 ） 或环境友好技术 。
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B6 试验装置和试验方法 A6 概述
地下水是我国城镇和工矿企业的重要水源， 主 要分布在东北、 华北、 西北地区。地下水水质较好， 但铁锰含量超标却是一个较为普遍的污染特征。 我国饮用水标准 MNO&#) $ *O 规定， 生活饮用水中 铁的含量不得超过 ", ’"-. / 0， 锰的含量不得超过 ［ %］ ", %"-. / 0 。铁锰含量高可导致水中色度升高， 给生活和生产带来诸多不便， 水中含有过量的铁锰 可导致慢性中毒而引发一些地方病。另外， 还有一 些工业用水， 例如造纸、 纺织、 印染、 食品、 酒类、 饮 料、 罐头等工业部门都对水中铁、 锰的含量均有严 格的要求。 鉴于地下水中含铁锰的普遍性及其危害， 早在 建国初期我国就确立了 “ 地下水除铁除锰” 这一具 有重要社会及经济意义的课题， 其理论及应用先后 经历了自然氧化法、 接触氧化法、 生物法三个发展 阶段。本文针对不同滤料除铁除锰效果的不同， 有 针对性的选取了三种滤料进行试验研究。 B F A6 试验材料与装置 本试验采用 ! 套并行的有机玻璃滤柱， 试验装 置见图 % 。滤柱高为 ’"""--， 内径为 &"--， 承托 层厚为 ’""--， 滤层厚为 %!""--， 分别采用了河 南巩义的锰砂滤料和陶粒滤料， 以及广西马山的锰 砂滤料， 其中马山锰砂中的 P:Q! 含量大于巩义锰 砂， 滤料粒径都为 ", ( R %, !--。 B F B6 分析项目及方法 主要分析项目和检测方法见表 % 。
图 $" 铁， 锰去处率对比图
" " 由图 % & 图 $ 结果可知： （’ ） 此三滤柱都为通原水直接培养细菌过程， 巩义陶粒滤柱由图 % 所示整个运行过程中锰的平 均去除率只有 !#( )*+ ， 且随着原水锰含量的变化 而出 水 水 质 上 下 波 动 较 大， 铁的去处率达到了 *,( $#+ ， 出水铁含量平均为 -( ’./0 1 2。巩义锰砂 滤 柱 对 铁 锰 的 平 均 去 处 率 分 别 为 *,( **+ 、 ,*( #-+ ， 马山锰砂滤柱对铁锰的平均去处率分别 为 )%( %-+ 、 )-( ,$+ 。这可能是由于巩义陶粒表 面光滑， 孔隙率较小吸附能力差， 且滤料间的空隙 — %! —
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不同滤料除铁除锰效果研究# 陈正清 过程十分迅速， 而氧化过程则比较缓慢， 所以氧化 就成为反应的控制步骤。被滤膜吸附的二价锰氧 化水解后， 又生成新的活性滤膜物质参加反应， 所 以锰质活性滤膜的除锰过程， 也是一个不断更新的 催化反应过程。而张杰等于 $, 世纪 +, 年代在我 国率先开展了地下水生物法除锰新技术的理论及 应用研究， 分别在沈阳李官卜、 鞍山大赵台、 抚顺开 发区水厂等地进行了现场研究， 并通过大量的微生 物学试验， 证明了滤池中铁细菌的高效生物除锰作
［ &］ 用， 进而提出了生物除锰理论 。
" " !# 不同滤料的除铁除锰效果 滤料品种不同， 物理吸附能力、 化学氧化和催
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" " $# 地下水除铁除锰主要机理 地下水的铁锰主要以 56$ 4 、 23$ 4 形式存在， 此 238$ 等） ， 外还有些高价铁锰的氧化物 （ 如 56$ 8% ， 铁、 锰均是过渡性金属元素， 其标准氧化还原电位 分别 为 ! " （ 56% 4 - 56$ 4 ）? ,= ))!@ 及 ! " （ 238$ ［ $］ ， 锰 的 氧 化 还 原 电 位 高 于 铁， 23$ 4 ）? != $%!@
化作用也不同， 因此对地下水除铁除锰的效果也不 同。本研究根据巩义陶粒滤柱， 巩义锰砂滤柱， 马 山锰砂滤柱 （ 滤柱进水均为低强度曝气后的水） 的 长期运行效果， 对比分析了不同滤料除铁除锰效 果， 生物与非生物过滤的除铁除锰效果。各滤柱的 长期运行效果见图 $ > 图 ( 。
! " "# 原水水质 本试验采用配制的模拟地下水， 水质平均情况 见表 $ 。
图 #" 广西马山锰砂滤柱进出水铁锰浓度变化 （ 接种）
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收稿日期： !""# $ %! $ "& 项目基金： 建设部科技攻关项目 （ "’"! $ "(! ） 。 作者简介： 陈正清 （ %)*" $ ） ， 男， 福建寿宁人， 硕士研究生。
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区域循环经济建设框架探讨8 凌8 岚 技术为主导的高新技术， 那么循环经济的技术载体 就是环境无害化技术 （ !"#$%&"’(") *&+", -(./"&0&1
〔 45 〕 23 ） 或环境友好技术 。
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B6 试验装置和试验方法 A6 概述
地下水是我国城镇和工矿企业的重要水源， 主 要分布在东北、 华北、 西北地区。地下水水质较好， 但铁锰含量超标却是一个较为普遍的污染特征。 我国饮用水标准 MNO&#) $ *O 规定， 生活饮用水中 铁的含量不得超过 ", ’"-. / 0， 锰的含量不得超过 ［ %］ ", %"-. / 0 。铁锰含量高可导致水中色度升高， 给生活和生产带来诸多不便， 水中含有过量的铁锰 可导致慢性中毒而引发一些地方病。另外， 还有一 些工业用水， 例如造纸、 纺织、 印染、 食品、 酒类、 饮 料、 罐头等工业部门都对水中铁、 锰的含量均有严 格的要求。 鉴于地下水中含铁锰的普遍性及其危害， 早在 建国初期我国就确立了 “ 地下水除铁除锰” 这一具 有重要社会及经济意义的课题， 其理论及应用先后 经历了自然氧化法、 接触氧化法、 生物法三个发展 阶段。本文针对不同滤料除铁除锰效果的不同， 有 针对性的选取了三种滤料进行试验研究。 B F A6 试验材料与装置 本试验采用 ! 套并行的有机玻璃滤柱， 试验装 置见图 % 。滤柱高为 ’"""--， 内径为 &"--， 承托 层厚为 ’""--， 滤层厚为 %!""--， 分别采用了河 南巩义的锰砂滤料和陶粒滤料， 以及广西马山的锰 砂滤料， 其中马山锰砂中的 P:Q! 含量大于巩义锰 砂， 滤料粒径都为 ", ( R %, !--。 B F B6 分析项目及方法 主要分析项目和检测方法见表 % 。
