锰砂滤料-高锰酸钾地表水除锰技术的生产性应用研究

锰砂滤料-高锰酸钾地表水除锰技术的生产性应用研究    

       笔者借鉴地下水除锰经验,针对地表水的除锰特点,对前期模型试验确定的两种地表水除锰方案即高锰酸钾预氧化除锰和单独的混合砂滤料生物滤池除锰,进行生产性试验,以进一步检验工艺运行的可靠性、稳定性,完善各项技术参数,便于应用于实际生产。通过本次试验,得出以下结论:
一、混合砂滤池生物除锰技术:

      混合砂生物滤池在试运行初期有较好的除锰效果,出水锰离子的含量可以完全控制在0.10mg/L以下,而在运行近一个多月后混合砂滤池的除锰效果开始下降,出水锰离子的含量在0.10～0.15mg/L之间,失去原有的除锰优势。分析原因:工艺改造时所选的锰砂有部分粒径不符合要求,导致级配不合理,造成滤层结构部分混乱;另外采购的锰砂质量较差,运行近两个月后锰砂中的二氧化锰大量流失,减少了近70%;而且所采用的反冲洗设备不符合混合砂滤池的反冲洗要求等复杂原因,导致了混合砂滤池在实际生产运行中不能达到中试期间的除锰效果，因此建议采用天然锰砂滤料除铁除锰锰砂滤料应符合下列要求；
天然锰砂除铁除锰滤料应符合要求: 
     用于地下水除铁和除锰的天然锰砂滤料，其锰的形态应以氧化锰为主。含锰量（以MnO2计，下同）不应小于35%的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20%～30%的天然锰砂滤料，只宜用于地下水除铁；含锰量小于20%的锰矿砂则不宜采用。宜优先采用经过科学试验或生产使用证明能获得良好除铁和除锰效果的天然锰砂品种作滤料，切不可盲目选用以免造成经济损失。 
    （1）、天然锰砂滤料的平均密度一般为3.2g/cm3至3.6g/cm3范围内。使用中对密度有特殊要求者除外。 
    （2）、天然锰砂滤料的盐酸可溶率不应大于3.5%（百分率按质量计，下同）。
    （3）、天然锰砂滤料的破碎率和磨损率之和不应大于3%。 
    （4）、天然锰砂滤料应不含肉眼可见泥土、页岩和外来碎屑，含泥量不应大于2.5%。 
    （5）、滤料的水浸出液应不含对人体有毒、有害物质。
天然锰砂滤料粒径范围； 
    （1）、最小粒径为0.5～0.6mm，最大粒径为1.2～2.0mm。当对天然锰砂滤料的有效粒径和不均匀系数有特殊要求时，可按要求来选择滤料的粒径范围。 
    （2）、在各种粒径范围的天然锰砂滤料中，小于指定下限粒径的不应大于3%；大于指定上限粒径的不应大于2%。 
除铁除锰用天然锰矿承托料的技术要求；   
     (1)、锰矿承托料与天然锰砂滤料应为同一产地的矿石，两者的密度应基本相同。  
     (2)、锰矿承托层应不含肉眼可见泥土、页岩和外来碎屑。承托料含泥量不应大于1%。   
     (3)、承托料的水浸出液应不含对人体有毒、有害物质。
锰砂滤料及承托料粒径范围；
    （1）、0.5-1.2mm，1-2mm，2～4mm，4～8mm，8～16mm，16～32mm。
    （2）、在各种粒径范围的锰矿承托料中，小于指定下限粒径的及大于指定上限粒径的均不应大于5%。 
天然锰砂滤料装填方法；  
    （3）、配水系统安装完毕以后，先将滤池内杂物全部清除，并疏通配水孔眼和配水缝隙，然后再用反冲洗法检查配水系统是否符合设计要求。  
    （4）、在滤池内壁按承托料和锰砂滤料的各层顶高画水平线，作为铺装高度标记。  
    （5）、仔细检查不同粒径范围的承托料，按其粒径范围，从大到小依次清洗，以白备铺装。  
    （6）、铺装最下一层承托料时，应注意避免损坏滤池的配水系统。待装承托料应吊运到池内，再行铺撒;或者使池内充水至排水槽顶，再向水中均匀撒料，然后排水，使水面降至该层顶面高度水平上线，用锹铺匀。铺装人员不应直接在承托料上站立或行走，而宜站木板上操作;在池内的操作人员应尽量少，以免造成承托料的移动。在下一层铺装完成后，才能铺装上一层承托料。 
    （7）、每层承托料的厚度应准确、均匀，用锹或刮板刮动表面，使其接近于水平面，高度应与铺装高度标记水平线相吻合。 
    （8）、在铺完2～4mm的承托料后，应用该滤池上限冲洗强度冲洗，以排除承托料中的泥沙。 
    （9）、承托料全部分层铺装就位后，采用从池顶向水中均匀撒料的方法，撒入预计数量的锰砂滤料（包括应刮除的轻物质和小于指定下限粒径的细颗粒），然后进行冲洗。冲洗后刮除轻物质和小于指定下限粒径的颗粒。按上述方法操作后，如滤料厚度达不到规定的数值，应重复上述操作直到符合要求为止。
锰砂滤料物理化学参数； 
    （1）、锰砂理化性能参数；二氧化锰；20~45%、二氧化硅；17 ~ 20 %、铁；15~20 %、比重；3.2 ~ 3.6g/cm3、容重；1.8~2.0 g/cm3 、盐酸可溶率＜3.5 % 、含泥量；＜3%、破碎率和磨损率之和不应大于3%。
锰砂滤料成熟期； 
    （1）、除铁、除锰滤池滤料一般采用天然锰砂、效果显著滤料成熟期较短、一般7—15天、但造价较高（石英砂造价底滤料成熟期长3－6个月）。
锰砂滤料及承托层粒径； 
    （1）、一般最大～2.0mm、最小～0.5mm之间， 
    （2）、锰砂承托层级配和厚度可参照快滤池。采用锰砂做滤料时、上面两层承托层需用同样含量及粒径的锰砂代替为宜。
锰砂滤料装填高度； 
    （1）、重力式过滤器除铁除锰：滤层高度一般采用800～1200mm，规模较小的压力式过滤器除铁、除锰：设备一般采用1000～1200mm；同时除铁除锰的单级过滤滤层一般取较高值，使过滤后的水质达到最佳效果。
滤速； 
    （1）、除铁滤池一般为5～10m/h,含铁量高时可采用较低滤速。除铁除锰滤池和除锰滤速为5～8m/h。 
    （2）、反冲洗；其中水头损失一般控制在1.5～2.5m。除铁采用粒径为0.6～1.2mm锰砂滤料时，冲洗强度为18L/s..m2;  粒径为0.6～2.0mm 时为 22L/s.m2。其膨胀率分别为30％ 和22％。冲洗时间10～20min 。除铁除锰采用天然锰砂滤料时，冲洗强度为16～20L/s..m2，期膨胀率为15％ 和2～25％。石英砂滤料时，冲洗强度为12～14L/s..m2，期膨胀率为27％ 和2～35％，冲洗时间为5～15min。
二、高锰酸钾预氧化除锰技术:

        经试验发现该除锰工艺不仅能有效的去除地表水中的锰离子,而且对氨氮、COD等污染物质也有较好的去除效果,同时高锰酸钾预处理还能在一定程度上改善混凝沉淀性能,并降低水厂的氯耗,且经过经济分析该工艺运行成本也较低。在石化水厂目前原水水质条件下,工艺最佳运行参数为:高锰酸钾投加量=0.8mg/L;碱铝投加量=8.0mg/L;氯投加量=2.0mg/L。其中高锰酸钾投加点设在澄清池前进水管上。试验表明:该除锰工艺具有流程简单,管理控制方便,投资省,运行费用低等特点,有着显著的经济效益和深远的社会效益,是一种理想的地表水除锰工艺。

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