錳砂濾料-高錳酸鉀地表水除錳技術(shù)的生產(chǎn)性應(yīng)用研究

錳砂濾料-高錳酸鉀地表水除錳技術(shù)的生產(chǎn)性應(yīng)用研究    

       筆者借鑒地下水除錳經(jīng)驗(yàn),針對地表水的除錳特點(diǎn),對前期模型試驗(yàn)確定的兩種地表水除錳方案即高錳酸鉀預(yù)氧化除錳和單獨(dú)的混合砂濾料生物濾池除錳,進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn),以進(jìn)一步檢驗(yàn)工藝運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性,完善各項(xiàng)技術(shù)參數(shù),便于應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。通過本次試驗(yàn),得出以下結(jié)論:
一、混合砂濾池生物除錳技術(shù):

      混合砂生物濾池在試運(yùn)行初期有較好的除錳效果,出水錳離子的含量可以完全控制在0.10mg/L以下,而在運(yùn)行近一個(gè)多月后混合砂濾池的除錳效果開始下降,出水錳離子的含量在0.10～0.15mg/L之間,失去原有的除錳優(yōu)勢。分析原因:工藝改造時(shí)所選的錳砂有部分粒徑不符合要求,導(dǎo)致級配不合理,造成濾層結(jié)構(gòu)部分混亂;另外采購的錳砂質(zhì)量較差,運(yùn)行近兩個(gè)月后錳砂中的二氧化錳大量流失,減少了近70%;而且所采用的反沖洗設(shè)備不符合混合砂濾池的反沖洗要求等復(fù)雜原因,導(dǎo)致了混合砂濾池在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中不能達(dá)到中試期間的除錳效果，因此建議采用天然錳砂濾料除鐵除錳錳砂濾料應(yīng)符合下列要求；
天然錳砂除鐵除錳濾料應(yīng)符合要求: 
     用于地下水除鐵和除錳的天然錳砂濾料，其錳的形態(tài)應(yīng)以氧化錳為主。含錳量（以MnO2計(jì)，下同）不應(yīng)小于35%的天然錳砂濾料，既可用于地下水除鐵，又可用于地下水除錳；含錳量為20%～30%的天然錳砂濾料，只宜用于地下水除鐵；含錳量小于20%的錳礦砂則不宜采用。宜優(yōu)先采用經(jīng)過科學(xué)試驗(yàn)或生產(chǎn)使用證明能獲得良好除鐵和除錳效果的天然錳砂品種作濾料，切不可盲目選用以免造成經(jīng)濟(jì)損失。 
    （1）、天然錳砂濾料的平均密度一般為3.2g/cm3至3.6g/cm3范圍內(nèi)。使用中對密度有特殊要求者除外。 
    （2）、天然錳砂濾料的鹽酸可溶率不應(yīng)大于3.5%（百分率按質(zhì)量計(jì)，下同）。
    （3）、天然錳砂濾料的破碎率和磨損率之和不應(yīng)大于3%。 
    （4）、天然錳砂濾料應(yīng)不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑，含泥量不應(yīng)大于2.5%。 
    （5）、濾料的水浸出液應(yīng)不含對人體有毒、有害物質(zhì)。
天然錳砂濾料粒徑范圍； 
    （1）、最小粒徑為0.5～0.6mm，最大粒徑為1.2～2.0mm。當(dāng)對天然錳砂濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)有特殊要求時(shí)，可按要求來選擇濾料的粒徑范圍。 
    （2）、在各種粒徑范圍的天然錳砂濾料中，小于指定下限粒徑的不應(yīng)大于3%；大于指定上限粒徑的不應(yīng)大于2%。 
除鐵除錳用天然錳礦承托料的技術(shù)要求；   
     (1)、錳礦承托料與天然錳砂濾料應(yīng)為同一產(chǎn)地的礦石，兩者的密度應(yīng)基本相同。  
     (2)、錳礦承托層應(yīng)不含肉眼可見泥土、頁巖和外來碎屑。承托料含泥量不應(yīng)大于1%。   
     (3)、承托料的水浸出液應(yīng)不含對人體有毒、有害物質(zhì)。
錳砂濾料及承托料粒徑范圍；
    （1）、0.5-1.2mm，1-2mm，2～4mm，4～8mm，8～16mm，16～32mm。
    （2）、在各種粒徑范圍的錳礦承托料中，小于指定下限粒徑的及大于指定上限粒徑的均不應(yīng)大于5%。 
天然錳砂濾料裝填方法；  
    （3）、配水系統(tǒng)安裝完畢以后，先將濾池內(nèi)雜物全部清除，并疏通配水孔眼和配水縫隙，然后再用反沖洗法檢查配水系統(tǒng)是否符合設(shè)計(jì)要求。  
    （4）、在濾池內(nèi)壁按承托料和錳砂濾料的各層頂高畫水平線，作為鋪裝高度標(biāo)記。  
    （5）、仔細(xì)檢查不同粒徑范圍的承托料，按其粒徑范圍，從大到小依次清洗，以白備鋪裝。  
    （6）、鋪裝最下一層承托料時(shí)，應(yīng)注意避免損壞濾池的配水系統(tǒng)。待裝承托料應(yīng)吊運(yùn)到池內(nèi)，再行鋪撒;或者使池內(nèi)充水至排水槽頂，再向水中均勻撒料，然后排水，使水面降至該層頂面高度水平上線，用鍬鋪勻。鋪裝人員不應(yīng)直接在承托料上站立或行走，而宜站木板上操作;在池內(nèi)的操作人員應(yīng)盡量少，以免造成承托料的移動(dòng)。在下一層鋪裝完成后，才能鋪裝上一層承托料。 
    （7）、每層承托料的厚度應(yīng)準(zhǔn)確、均勻，用鍬或刮板刮動(dòng)表面，使其接近于水平面，高度應(yīng)與鋪裝高度標(biāo)記水平線相吻合。 
    （8）、在鋪完2～4mm的承托料后，應(yīng)用該濾池上限沖洗強(qiáng)度沖洗，以排除承托料中的泥沙。 
    （9）、承托料全部分層鋪裝就位后，采用從池頂向水中均勻撒料的方法，撒入預(yù)計(jì)數(shù)量的錳砂濾料（包括應(yīng)刮除的輕物質(zhì)和小于指定下限粒徑的細(xì)顆粒），然后進(jìn)行沖洗。沖洗后刮除輕物質(zhì)和小于指定下限粒徑的顆粒。按上述方法操作后，如濾料厚度達(dá)不到規(guī)定的數(shù)值，應(yīng)重復(fù)上述操作直到符合要求為止。
錳砂濾料物理化學(xué)參數(shù)； 
    （1）、錳砂理化性能參數(shù)；二氧化錳；20~45%、二氧化硅；17 ~ 20 %、鐵；15~20 %、比重；3.2 ~ 3.6g/cm3、容重；1.8~2.0 g/cm3 、鹽酸可溶率＜3.5 % 、含泥量；＜3%、破碎率和磨損率之和不應(yīng)大于3%。
錳砂濾料成熟期； 
    （1）、除鐵、除錳濾池濾料一般采用天然錳砂、效果顯著濾料成熟期較短、一般7—15天、但造價(jià)較高（石英砂造價(jià)底濾料成熟期長3－6個(gè)月）。
錳砂濾料及承托層粒徑； 
    （1）、一般最大～2.0mm、最小～0.5mm之間， 
    （2）、錳砂承托層級配和厚度可參照快濾池。采用錳砂做濾料時(shí)、上面兩層承托層需用同樣含量及粒徑的錳砂代替為宜。
錳砂濾料裝填高度； 
    （1）、重力式過濾器除鐵除錳：濾層高度一般采用800～1200mm，規(guī)模較小的壓力式過濾器除鐵、除錳：設(shè)備一般采用1000～1200mm；同時(shí)除鐵除錳的單級過濾濾層一般取較高值，使過濾后的水質(zhì)達(dá)到最佳效果。
濾速； 
    （1）、除鐵濾池一般為5～10m/h,含鐵量高時(shí)可采用較低濾速。除鐵除錳濾池和除錳濾速為5～8m/h。 
    （2）、反沖洗；其中水頭損失一般控制在1.5～2.5m。除鐵采用粒徑為0.6～1.2mm錳砂濾料時(shí)，沖洗強(qiáng)度為18L/s..m2;  粒徑為0.6～2.0mm 時(shí)為 22L/s.m2。其膨脹率分別為30％ 和22％。沖洗時(shí)間10～20min 。除鐵除錳采用天然錳砂濾料時(shí)，沖洗強(qiáng)度為16～20L/s..m2，期膨脹率為15％ 和2～25％。石英砂濾料時(shí)，沖洗強(qiáng)度為12～14L/s..m2，期膨脹率為27％ 和2～35％，沖洗時(shí)間為5～15min。
二、高錳酸鉀預(yù)氧化除錳技術(shù):

        經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該除錳工藝不僅能有效的去除地表水中的錳離子,而且對氨氮、COD等污染物質(zhì)也有較好的去除效果,同時(shí)高錳酸鉀預(yù)處理還能在一定程度上改善混凝沉淀性能,并降低水廠的氯耗,且經(jīng)過經(jīng)濟(jì)分析該工藝運(yùn)行成本也較低。在石化水廠目前原水水質(zhì)條件下,工藝最佳運(yùn)行參數(shù)為:高錳酸鉀投加量=0.8mg/L;堿鋁投加量=8.0mg/L;氯投加量=2.0mg/L。其中高錳酸鉀投加點(diǎn)設(shè)在澄清池前進(jìn)水管上。試驗(yàn)表明:該除錳工藝具有流程簡單,管理控制方便,投資省,運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn),有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和深遠(yuǎn)的社會(huì)效益,是一種理想的地表水除錳工藝。

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