化学法除铁锰.doc

曝气-石灰碱化法除铁除锰、降低水的硬度和溶解性总固体含量的研究李继震于文举王志军纪峰提要:通过烧杯、模型和生产试验证明，曝气*.石灰碱化法可同时去除水中的铁和锰，降低水的总硬度和溶解性总固体含量，处理后水质达到生活饮用水水质标准。关键词:曝气石灰碱化pH值助凝饮用水 我国有许多地区为盐碱地，如黑龙江省西部大庆地区等，地下水中碱度高，除含有过量的铁和锰外，水的总硬度和溶解性总固体含量亦超过标准。 大庆市大同区原有水厂采用射流曝气锰砂过滤罐常规除铁锰工艺，只能去除水中的铁和锰，不能降低水中的总硬度和溶解性总固体含量，其水质达不到生活饮用水水质标准。为此，在大庆市大同区进行了地下水除铁除锰、降低水的总硬度和溶解性总固体含量的研究，在烧杯、模型试验的基础上进行了水厂生产试验，并成功地投入生产。1水质特点及处理方法 大庆市大同区地下水水质特点为碱度高，水温低(冬季1，夏季10)，有几项指标含量超标，其中铁含量为1.21.7mg/L，锰含量为0.15mg/L，总硬度(以CaCO3计)为530620mg/L，溶解性总固体含量为13641520mg/L。原水水质分析报告见表1。 表1原水、净化水水质项目嗅和味级pH铁(mg/L)锰(mg/L)总硬度(mg/L)以CaCO3计溶解性总固体(mg/L)氟化物(mg/L)游离CO2(mg/L)HCO3-(mg/L)原水27.31.300.38535.413641.022.18738.3净化水07.80.160.05250.09480.52.2486.6 石灰经消化后，制成石灰乳投加在原水中，在高pH值条件下与重碳酸盐产生如下反应： Ca(HCO3)2+Ca(OH)22CaCO3+2H2O Mg(HCO3)2+Ca(OH)2CaCO3+MgCO3+2H2O MgCO3+Ca(OH)2Mg(OH)2+CaCO3 曝气向水中溶解氧气，去除水中有臭鸡蛋味的硫化氢和游离性二氧化碳。在高pH值条件下，溶解氧可以迅速氧化水中的二价铁离子和二价锰离子，其反应如下： 4Fe2+O2+10H2O4Fe(OH)3+8H+ 2Mn2+O2+2H2O2MnO2+4H+ 上述各反应生成的CaCO3、Mg(OH)2、Fe(OH)3、MnO2均为沉淀物。CaCO3具有良好的絮凝作用，使各种沉淀物在反应池中絮凝，在沉淀池和滤池中去除。实践证明，在用石灰碱化法去除水中总硬度的同时，也可以去除部分溶解性总固体中的其它部分。从而达到除铁除锰、降低水的总硬度和总溶解性固体的目的。2烧杯试验 在烧杯内用Ca(OH)2溶液把原水调至不同的pH值，做絮凝沉淀试验，研究其除铁除锰和降低水的总硬度及溶解性总固体的效果。 在装有1L原水的烧杯内加入Ca(OH)2溶液后，用搅拌器搅拌。混合时搅拌1 min，转速为 300 r/min。絮凝时间为15min，先搅拌5min，转速为60r/min；然后再搅拌5min，转速为40 r/min ；最后搅拌5min，转速为20r/min。静止沉淀30min，取上清液125mL，检测铁、锰、总硬度和总溶解性固体含量。测定结果见表2。从表2中可得出如下结论： (1)铁、锰、总硬度和总固体含量随pH值提高而降低。 (2)石灰碱化法降低水中总硬度，同时可以去除部分形成溶解性总固体含量的其它成分。 表2烧杯试验结果编号pH总硬度(以CaCO3计)(mg/L)溶解性总固体(mg/L)铁(mg/L)锰(mg/L)17.357214161.220.1928.542410280.320.0739.52889800.230.0549.72509500.190.04510 2209100.150.03(3)在保证水处理效果的基础上，同时考虑经济性，对于大庆市大同区地下水来讲，pH 值选择9.59.7为宜。3模型试验 投加Ca(OH)2将原水pH值调至9.7，絮凝时间为15min，搅拌桨边缘线速度为0.39m/s，沉淀30min后经滤柱过滤，滤料为单层石英砂，粒径为0.951.3mm，滤层厚度为1m，滤速为7m/h。模型试验结果如表3。 表3模型试验结果项目总硬度(以CaCO3计)(mg/L)溶解性总固体(mg/L)铁(mg/L)锰(mg/L)原水54814441.640.22滤后水2489400.20.054生产试验 在烧杯试验和模型试验得出的数据基础上，做了生产能力为10000m3/d的净水厂设计，于1998年建成新水厂，其工艺流程如图1。 图1水厂工艺流程 投药采用石灰经消化后投加。曝气为一级跌水曝气，跌水高1.0m。絮凝采用网格絮凝池，絮凝时间20min。沉淀采用斜管沉淀池，水在斜管内的上升流速为2mm/s，过滤滤速为7m/h。 水厂建成后，又做了生产性试验。条件：原水pH值为7.3，投加石灰后pH值提高到9.7，为保证出厂水pH值，在沉淀后或滤后投加硫酸，将pH值调整为8左右。净化水水质见表1，各项指标平均为：硬度280mg/L，溶解性总固体降至1000mg/L以下，铁 0.1mg/L，锰 0.05mg/L，均符合生活饮用水水质标准。5助凝剂的投加 为了提高絮凝和沉淀效果，增加滤罐的工作周期，进行了投加助凝剂提高反应、沉淀效果的试验。经过对几种助凝剂的试验比较后，在pH值9的条件下，聚丙稀酰胺絮凝效果最好，且投加量很少。在投加石灰将原水pH值调至9.7的基础上，曝气之后，投加0.30.5mg/L 聚丙稀酰胺。结果表明，生成的絮状物颗粒大，沉淀效果非常好，沉淀池出水的颜色由原来的浅白色变为淡蓝色，清澈透明，滤池的工作周期由原来的24h提高到36h。6结论 (1)曝气-石灰碱化法除铁除锰、降低水的总硬度和溶解性总固体含量是成功的，处理后水质达到生活饮用水水质标准。 (2)在保证水