浅谈曝气除锰工艺在自来水中应用.doc

浅谈曝气除锰工艺在自来水厂的应用章建春 宋铖 梁卫平(宁夏中卫市自来水公司 755000)一前言锰是人体必需的元素，缺乏时可导致发育迟缓、生殖障碍、胎儿畸形，运动失调等；但过量时也会导致人体中毒，进人人体的锰以难溶的磷酸盐形式积蓄在脑、肝等器官，主要损害神经系统，引起锰中毒、颤抖、麻痛等综合症。生活中，自来水中过量的锰会在日常用具、洗涤物上产生斑渍，工业生产中过量的锰会严重影响造纸、纺织、印染等行业。因此，严格控制自来水生产中锰的含量的尤为重要。我国北方城市的生活饮用水主要来源是地下水。锰在地球上分布十分广泛，在花岗岩地质较为多见。地下水中锰的来源主要是地层中的锰溶于流经的地下水中，其次是工厂排出的含锰的废水和深埋地下废弃的干电池中的锰，在缺氧而有一氧化碳存在的条件下，形成水溶性的重碳酸盐渗透进入地下水。在常规水处理中，锰很难被除去，由于自来水中加入了消毒剂氯气，使可溶性的锰在配水管网中逐渐被氧化成黑色的MnO2和MnO吸附在自来水管壁，受自来水冲刷而脱落，形成黑水。所以原水为地下水的自来水厂，必须除锰。二、地下水除锰常用的几种方法地下水中的锰常以二价锰的形式存在，在水中极不稳定。向水中加入氧化剂后，二价锰氧化成难溶于水的四价锰的氢氧化物或水合氧化物而沉淀。在PH值中性范围内，二价锰几乎不能被溶解氧氧化，必须在催化剂的作用下才被氧化成四价锰。因此，不能依靠自然氧化法去除地下水中的锰。现在常见的除锰方法有：臭氧氧化法、曝气除锰法、二氧化氯除锰法。三、曝气除锰法在自来水生产中的应用与探索曝气除锰即为接触氧化法除锰，包括曝气、过滤两个主体过程。曝气除锰法的反应机理：通过曝气向原水中溶人氧，以满足氧化二价锰的需要，水中的二价锰盐在过滤时在滤料上被催化氧化，氧化后的产物在滤料中被除去。氧化吸附机理为Mn2 的氧化：2MnO2MnO(X1)H2O+ O2十+2H2o=4MnO2XH2O十Mn2的吸附： Mn。 + MnO2XH2O MnO2MnO(X 1)H2O+ 2H曝气除锰法的工艺流程：地下水一曝气池一过滤池CL2一储水池一用户曝气的过程是地下水经过一定的压力送到曝气池，在曝气池中把原水释放到曝气口进行三级跌落，每一次跌落都让原水与空气充分接触，使原水中溶人足够的氧，以满足氧化二价锰的需要。过滤是继曝气后接触氧化的连续过程。对成熟的滤料进行分析发现，在滤料表面有高价铁锰化合物和大量的细菌，它们在滤料表面逐渐生成活性膜，并优先吸附二价锰离子，然后在催化作用下发生氧化反应。传统工艺中经常使用单层石英砂，原水中既含有Mn2，也含有Fe2，由于Mn2的氧化还原电位高于Fe2，在溶解氧及PH值相同的曝气条件下，Mn2 比Fe2更难氧化。成熟的石英砂滤料对Fe2 的吸附能力较强，对Mnz 的吸附较弱。而优质的锰砂，其成分中含有对Mn。 有催化氧化作用的MnO2，运行初期滤料上就能附着大量的MnO2，锰质活性滤膜很容易形成，运行过程中对Mn2 的吸附能力很强，同时对Fe2 的吸附能力也较强。根据上述滤料的物理化学性质，我公司选择了石英砂、锰砂双层均质滤料。滤床组成如下表所示：国家生活饮用水卫生标准)GB,574985规定，饮用水中Mn2+的含量不得超过01mgl。一些经济发达国家将标准定为小于或等于005 mg1)。运行一年后，我们对每月的原水和出厂水中锰的含量做了检测，比较如下：曝气过滤工艺有效地降低了水中锰的含量，出厂水中锰的含量达到了生活饮用水的卫生指标。滤池使用中，滤层中截留的悬浮物的量逐渐增多，滤层空隙率逐渐减小，滤池中的滤料也有被水头压实的过程。当水头损失增加到一定程度时就会引起滤池水位上升，当升到最高水位时，过滤就得停止，对滤池进行反冲洗。过滤停止后，完成一个过滤周期。反冲洗是用高速水流产生的剪力去除截留在滤料层中的杂质。虽然去除了杂质，但是也带来了另一方面的副作用。反冲洗后新投入运行的滤池，滤后出厂水的浊度偏高。对出厂水浊度偏高的原因分析如下：滤池反冲洗中间，由于滤床的膨胀、滤料间的翻腾作用，使滤料发生对流现象。对流将滤料层表面的脏滤料带入滤床深部，使下部滤床的洁净度降低。停止冲洗后，未冲净的滤料滞留在下部，当新的过滤周期开始时，影响初期过滤水质。降低出厂水浊度的途径：在现有清水管的下方加装一排水管，新的过滤周期开始后，先排放一定时间的初滤水，待检测滤过的初滤水浊度达标后，再正常投入使用。三、结束语随着现代工业的发展，地下水不同程度的受到污染，选择好的除锰方法去除地下水中的锰，不但解决了管网水中的黑水水质难题，减少了人体过量摄入锰的危害，同时全面提高了净水水质质量。“从加到乘”评析静安区教育学院特级教师 曹培英万航渡路小学副校长 张敏万航渡路小学 罗杰张：“从加到乘”这节课，罗杰老师上得比较轻松，感觉效果蛮好的。我们发现罗老师的教学设计很有特色，把教材用活了。你能不能介绍一下，这节课的教学设计思路和教学活动安排的意图。罗：“从加到乘”是数学新教材第三册第二单元中“乘法的引入”的第二课时。这节课的主要教学目标是在上节课初步接触了几个几，会写连加算式的基础上，让学生懂得同数连加用乘法简便，会把同数连加的算式改写成乘法算式。知道乘法算式怎么写、怎么读，以及乘法算式中各部分的名称。这节课的教学设计， 首先是进一步加工教材内容。 新课程理念强调不要一味地“教教材”，而是“用教材”。“乘法的引入”这部分教材是由游乐园、几个几和从加到乘三部分组成的。我将游乐园作为一个贯穿全课的情境，利用这个情境展开从加到乘的教学。为此，我适当处理并拓展了教材内容。在引入环节，借助课件让学生观察游乐园里划船的项目，数几个3来引出同数连加。教材中是6个3，但现在的学生计算水平还是比较容易算出答案的。于是，我一边引导学生数数有几个3，一边把6个3拓展到了10个3来进一步感知几个几。这样，当学生要一口气报出10个3连加的算式时，当他们看到长长的板书时，明显地感到同数连加太繁了，造成一种强烈的冲突，他们迫切地想去找到用何种方法使同数连加的算式简便，为乘法的引入打好了基础。其次是采用了自学的方法。 这节课中有关乘法的认识、读法、写法和各部分的名称，都是需要学生理解并掌握的。我是用了看书自学的方式，让课本来告诉学生。虽然，他们只有二年级，但是通过新教材一年多的学习，完全有能力独立看书理解。通过课堂实际反馈，学生也的确具备了基本的自学能力。还有就是让学生尝试把同数连加改写成乘法。 学生看书自学后，他们是否真正理解了呢？这时，关键是让学生交流，通过表达把这些知识内化。反馈后再通过进一步应用，引导学生把引入部分几个几的同数连加算式，改写成乘法算式。这个过程既是一种展现数学思维的互动的过程，也是一种数学文化的渗透过程。这个过程始终紧扣课题，帮助学生更好地理解了加号和乘号、加法和乘法的关系。张：从实际教学效果看，你的设计思路和安排意图，得到了较好的体现。请你再介绍一下这节课的练习设计是怎样考虑的。特别是谈谈你在用好、用足教材方面的经验。罗：如果认真钻研教材，找到教材内容之间的关系，我们会发现新教材中有些内容的设计是可以反复使用的。例如，我在巩固练习层次中引导学生“找找还有什么内容求总数也可以用同数连加来表示的？”学生回到游乐园这幅图中找到了：有4个小朋友，每个小朋友手中有5个气球。4个5，45=20。后面，判断是不是同数连加的香肠图、馒头图的题目和最后把12个小圆点圈一圈，说说有几个几，并用乘法算式表示的这些题目，都是课本前面一课时几个几中的内容。我充分利用课本资源，进行了运用和拓展。比如，由馒头图引出了3个0。张：这些练习设计都收到了很好的效果。我们还是请曹老师对这节课作一些更深入的分析。曹：“从加到乘”这节课的成功经验，罗杰老师刚才自己总结了四点：第一，对教材进行适当的加工，也就是在理解了教材编写意图的基础上，从教学实际出发，对教学内容作出进一步的加工、处理。第二，采用了让学生阅读课本的方法，培养学生的学习能力。第三，让学生尝试把同数连加改写成乘法，以此检验学生的阅读成效，是不是真正看懂了。第四，充分利用课本资源，一题多用，一图多用，而且用的比较自然，比较有效。这些都是其他老师可以借鉴的。我再谈三点。首先，从教学目标的达成来看：这节课的主要目标是初步认识乘法，具体地说，就是初步理解乘法的含义，会写、会读乘法算式，以及知道乘法算式中各部分的名称。其中最重要的是乘法的含义，包括对引进乘法必要性的认识，即为什么要引进乘法。怎样让学生获得这些认识，当然，最好是让学生自己体会、感悟，而不是简单的办法就是教师讲，学生听。那么，怎样才能让学生自己感悟呢？一个行之有效的办法就是让学生经历从加到乘的过程。这正是这段教材和罗老师这节课最重要的一个特点。它反映了新的课程观，即课程应当给学生提供丰富的学习经历。由此可以看出，教材的这个课题取得非常好，凸现了学习的过程性。老师对教材的加工，把6只小船增加到10只，可以说也是为了让学生经历更为强烈的认知冲突，便于学生感悟乘法的简便。老师对教学的处理，引领学生边观察边数，一个3，两个3一直到十个3，也起到了强化同数连加概念的效果。其次，从学生的思维活动过程来看：在这节课中，学生经历了由具体到抽象的思维过程，也就是由直观的小船，抽象成连加算式，再抽象成乘法算式。还经历了由一般到特殊的思维过程，即由一般的几个几到几个。再次，从数学的人文性来看：教师采用话外音的方式，介绍了乘号的来历，乘号为什么用一个来表示，原来，发明者认为，既然乘法是一种特殊的加法，那就把加号旋转45 ，用来表示乘，不是很好吗。介绍这个背景知识，也可以帮助学生理解乘法与加法的关系。可以说结合教学内容，有机地渗透数学的人文性，是这节课与众不同的一个亮点。罗：我感到自己这节课中还有不少可以改进的地方。例如在学生理解了同数连加可以用乘法来表示时，我原先的设计是让学生把2个3、3个3、10个3的连加算式改写成乘法算式后，一起来考虑1个3可以写成13，更有利于学生体会数学知识的完整性。可当时在拍摄课堂实录的时候，一紧张把这个环节给漏了，我觉得挺遗憾的。曹：不必遗憾。因为认识不能一次完成。在今天这节课上，已经出现了3个0的特殊情况。可以了。过分追求一节课内容上的完整，有时利少弊多。不过在今天这节课上，如果提出1个3怎么用乘法表示，估计学生能回答。但即使解决了这个问题，整数乘法的概念也还需要补充：0个3怎么用乘法表示。这个问题就不适合在今天这节课上解决了。其实，在数学的理论中，整数乘法定义为同数连加，则相同加数的个数至少是2，一个几、零个几都需要经过补充定义，才能成立。罗：另外，由于新教材规定的“6个3”用乘法“6乘3”来表示。这样一来，几个几的个数写在前面，相同的加数写在后面，用乘法表示几个几的读、写顺序都一样了。但是，这对学生来说是全新的知识，这个内容，我感到由老师来讲，效果不太理想，但是教师不讲，学生有的就是看不出来。这也是我在教学中遇到的问题，希望能和各位老师探讨。张：本来可以采用画外音的方式讲出来，感觉会好一点。总的来说，今天这节课，老师讲的是多了一些。曹老师