地下水除鐵除錳為什么要選用錳砂做濾料？

地下水除鐵除錳為什么要選用錳砂做濾料？

一、錳是人體必需的元素，缺乏時(shí)可導(dǎo)致發(fā)育遲緩、生殖障礙、胎兒畸形，運(yùn)動(dòng)失調(diào)等；但過(guò)量時(shí)也會(huì)導(dǎo)致人體中毒，進(jìn)人人體的錳以難溶的磷酸鹽形式積蓄在腦、肝等器官，主要損害神經(jīng)系統(tǒng)，引起錳中毒、顫抖、麻痛等綜合癥。生活中，自來(lái)水中過(guò)量的錳會(huì)在日常用具、洗滌物上產(chǎn)生斑漬，工業(yè)生產(chǎn)中過(guò)量的錳會(huì)嚴(yán)重影響造紙、紡織、印染等行業(yè)。因此，嚴(yán)格控制自來(lái)水生產(chǎn)中錳的含量的尤為重要。我國(guó)北方城市的生活飲用水主要來(lái)源是地下水。錳在地球上分布十分廣泛，在花崗巖地質(zhì)較為多見(jiàn)。地下水中錳的來(lái)源主要是地層中的錳溶于流經(jīng)的地下水中，其次是工廠排出的含錳的廢水和深埋地下廢棄的干電池中的錳，在缺氧而有一氧化碳存在的條件下，形成水溶性的重碳酸鹽滲透進(jìn)入地下水。在常規(guī)水處理中，錳很難被除去，由于自來(lái)水中加入了消毒劑氯氣，使可溶性的錳在配水管網(wǎng)中逐漸被氧化成黑色的MnO2和MnO吸附在自來(lái)水管壁，受自來(lái)水沖刷而脫落，形成黑水。所以原水為地下水的自來(lái)水廠，必須除錳。
二、地下水除錳常用的幾種方法
地下水中的錳常以二價(jià)錳的形式存在，在水中極不穩(wěn)定。向水中加入氧化劑后，二價(jià)錳氧化成難溶于水的四價(jià)錳的氫氧化物或水合氧化物而沉淀。
在PH值中性范圍內(nèi)，二價(jià)錳幾乎不能被溶解氧氧化，必須在催化劑的作用下才被氧化成四價(jià)錳。因此，不能依靠自然氧化法去除地下水中的錳。現(xiàn)在常見(jiàn)的除錳方法有：臭氧氧化法、曝氣除錳法、二氧化氯除錳法。
三、曝氣除錳法在自來(lái)水生產(chǎn)中的應(yīng)用與探索
曝氣除錳即為接觸氧化法除錳，包括曝氣、過(guò)濾兩個(gè)主體過(guò)程。
曝氣除錳法的反應(yīng)機(jī)理：
通過(guò)曝氣向原水中溶人氧，以滿足氧化二價(jià)錳的需要，水中的二價(jià)錳鹽在過(guò)濾時(shí)在濾料上被催化氧化，氧化后的產(chǎn)物在濾料中被除去。氧化吸附機(jī)理為
Mn2＋ 的氧化：2M'nO2．MnO(X—1)H2O+ O2十+2H2o=4MnO2．XH2O十
Mn2＋的吸附： Mn。 + MnO2．XH2O —MnO2．MnO(X— 1)H2O+ 2H
曝氣除錳法的工藝流程：地下水一曝氣池一過(guò)濾池CL2一儲(chǔ)水池一用戶曝氣的過(guò)程是地下水經(jīng)過(guò)一定的壓力送到曝氣池，在曝氣池中把原水釋放到曝氣口進(jìn)行三級(jí)跌落，每一次跌落都讓原水與空氣充分接觸，使原水中溶人足夠的氧，以滿足氧化二價(jià)錳的需要。
過(guò)濾是繼曝氣后接觸氧化的連續(xù)過(guò)程。對(duì)成熟的濾料進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在錳砂濾料表面有高價(jià)鐵錳化合物和大量的細(xì)菌，它們?cè)跒V料表面逐漸生成活性膜，并優(yōu)先吸附二價(jià)錳離子，然后在催化作用下發(fā)生氧化反應(yīng)。傳統(tǒng)工藝中經(jīng)常使用單層石英砂，原水中既含有Mn2＋，也含有Fe2＋，由于Mn2＋的氧化還原電位高于Fe2＋，在溶解氧及PH值相同的曝氣條件下，Mn2＋ 比Fe2＋更難氧化。成熟的石英砂濾料對(duì)Fe2＋ 的吸附能力較強(qiáng)，對(duì)Mnz 的吸附較弱。而優(yōu)質(zhì)的錳砂，其成分中含有對(duì)Mn。 有催化氧化作用的MnO2，運(yùn)行初期濾料上就能附著大量的MnO2，錳質(zhì)活性濾膜很容易形成，運(yùn)行過(guò)程中對(duì)Mn2＋ 的吸附能力很強(qiáng)，同時(shí)對(duì)Fe2＋ 的吸附能力也較強(qiáng)。國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn))GB,5749—85規(guī)定，飲用水中Mn2+的含量不得超過(guò)0．1mg／l。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家將標(biāo)準(zhǔn)定為小于或等于0．05 mg／1)。運(yùn)行一年后，我們對(duì)每月的原水和出廠水中錳的含量做了檢測(cè)，比較如下：
曝氣過(guò)濾工藝有效地降低了水中錳的含量，出廠水中錳的含量達(dá)到了生活飲用水的衛(wèi)生指標(biāo)。
濾池使用中，濾層中截留的懸浮物的量逐漸增多，濾層空隙率逐漸減小，濾池中的濾料也有被水頭壓實(shí)的過(guò)程。當(dāng)水頭損失增加到一定程度時(shí)就會(huì)引起濾池水位上升，當(dāng)升到最高水位時(shí)，過(guò)濾就得停止，對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗。過(guò)濾停止后，完成一個(gè)過(guò)濾周期。
反沖洗是用高速水流產(chǎn)生的剪力去除截留在濾料層中的雜質(zhì)。雖然去除了雜質(zhì)，但是也帶來(lái)了另一方面的副作用。反沖洗后新投入運(yùn)行的濾池，濾后出廠水的濁度偏高。對(duì)出廠水濁度偏高的原因分析如下：濾池反沖洗中間，由于濾床的膨脹、濾料間的翻騰作用，使濾料發(fā)生對(duì)流現(xiàn)象。對(duì)流將濾料層表面的臟濾料帶入濾床深部，使下部濾床的潔凈度降低。停止沖洗后，未沖凈的濾料滯留在下部，當(dāng)新的過(guò)濾周期開(kāi)始時(shí)，影響初期過(guò)濾水質(zhì)。
降低出廠水濁度的途徑：
在現(xiàn)有清水管的下方加裝一排水管，新的過(guò)濾周期開(kāi)始后，先排放一定時(shí)間的初濾水，待檢測(cè)濾過(guò)的初濾水濁度達(dá)標(biāo)后，再正常投入使用。
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，地下水不同程度的受到污染，選擇好的除錳方法去除地下水中的錳，不但解決了管網(wǎng)水中的黑水水質(zhì)難題，減少了人體過(guò)量攝入錳的危害，同時(shí)全面提高了凈水水質(zhì)質(zhì)量。

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