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農村飲用水的鐵錳水質處理及除鐵錳濾池運行管

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1、基本情況:“十一五”期間,蛟河市農村飲水安全工程成果豐碩。五年間,新建農村飲水安全工程179處,引泉32處,管網延伸23處,鋪設管網1195公里,新建管理房屋118座3963平方米,新上凈水設備41套,完成綜合工程量291.65萬立方米,解決了農村9.35萬人的飲水安全問題,解決大牲畜飲水2.29萬頭,總計完成建設投資6711.12萬元,這是解決我市農村飲水安全發展歷史最快的一個時期。
    2012年的奮斗目標:計劃完成總投資2000萬元25處農村飲水安全工程建設任務,其中:深井21處、管網延伸3處,滲渠1處,解決2.23萬人口的飲水安全問題。
 2、鐵錳水的處理
含鐵和錳地下水在我市分布很廣,占工程總數的22.91%。鐵和錳共存于地下水中,但含鐵量往往高于含錳量。《生活飲用水衛生標準》(GB5479-2006)限值為鐵(mg/L)含量小于0.3,錳(mg/L)含量小于0.1;而農村小型集中供水部分水質指標限值為鐵(mg/L)含量小于0.5,錳(mg/L)含量小于0.3,相應的擴大了限值的區間范圍。對我市已建的新上凈水設備41處工程進行統計,我市地下水含鐵量可分為0.3614-2.9303mg/L、2.9303-7.6829mg/L、7.6829-14.1224mg/L三個區間,含錳量可分為0.1272-1.018 mg/L、1.018-1.3009 mg/L、1.3009-3.8437 mg/L三個區間。由于地層對地下水的過濾作用,一般地下水只含有溶解性的鐵化合物,所以在地下水主要以二價鐵離子Fe2+的形式存在;錳在地下水中主要以溶解度高的二價錳離子Mn2+的形式存在。地表水中含有溶解氧,鐵錳主要以不溶解的Fe(OH)3三價鐵和MnO2四價錳形態存在,所以鐵、錳含量不高。水中含有過量的鐵和錳,將會給生活飲用水帶來和大危害。當原水中鐵、錳含量超過上述標準時,就要進行處理。
2.1除鐵、錳原理
鐵和錳在水中都以二價的離子存在于水中,地下水除鐵、除錳是氧化還原過程。去除地下水中的鐵、錳都利用同一原理,主要是把溶解的離子轉化為沉淀物分離出來,即將溶解狀態的二價鐵、二價錳氧化成懸浮狀態的三價鐵、四價錳能由水中沉淀析,在經過濾料層過濾即可達到目的。鐵和錳的氧化還原反應受環境因素的影響,變化很大,鐵的氧化還原電位比錳低,氧化速率較錳快,所以鐵比錳易于去除。
2.2除鐵、除錳方法
對于鐵與錳共存于地下水中,在處理過程中又存在相互干擾,一般選擇處理工藝時,都會根據原水中的鐵與錳含量統一進行考慮。因各個工程的地下水水質不一樣,所以把握運行工況是很有必要的。根據蛟河市的實際使用情況,論述一下較為成熟的處理方法。
2.2.1 曝氣氧化法(空氣自然氧化法)
曝氣氧化法是利用空氣中的氧,將水中二價鐵氧化成三價鐵,經水解后,先生成氫氧化鐵膠體,然后逐漸絮凝成絮狀沉淀物經普通砂濾池去除。此法對于原水中含鐵量較高時仍可采用。
2.2.2 曝氣兩級過濾法
當原水含鐵量>6.0mg/L,含錳量>1.5mg/L,時,應通過實驗研究,必要時可采用曝氣兩級過濾工藝,以達到鐵、錳深度凈化的目的,先除鐵而后除錳。根據鐵、錳氧化還原電位的顯著差異,錳比鐵難以除去,一級過濾的接觸過濾氧化除鐵,二級過濾除錳。
2.2.3 兩級曝氣兩級過濾
 當地下水中含鉄量>10mg/L,含錳量>2.0mg/L,,一般采用兩級曝氣兩級過濾的工藝流程。當鐵錳含量較高時,宜采用先曝氣,一級過濾的溶解氧為氧化劑接觸過濾氧化法除鐵,再經曝氣,二級過濾用作生物濾池除錳。
3、水處理單元
3.1地下水的曝氣
含鐵含錳地下水的曝氣,因處理工藝不同,有點主要為了向水中充氧,則氣水比一般不大于0.1-0.2;有的除向水中溶氧外,還要求散除水中二氧化碳,則氣水比一般不小于3-5.曝氣裝置有多種形式,如跌水、射流曝氣、噴淋曝氣、接觸式曝氣塔、板條式曝氣塔等。
3.2除鐵錳濾池
3.2.1除鐵錳濾料
濾料要求有足夠的穩定性和足夠的機械強度,對除鐵錳的水質無不良影響。目前大量用于除鐵錳工程中的濾料有石英砂和錳砂濾料。蛟河市近幾年使用的濾料是廣西產的錳砂,收到良好的除鐵錳的效果。接觸氧化法除錳工藝流程中,上述濾料都可以用作除鐵、除錳濾料。當含錳量較高時宜采用錳砂濾料,可根據設計要求選用。
3.2.2除鐵錳濾池運行管理要點
⑴ 除鐵錳濾料在裝填前應按設計要求認真對濾料進行篩選,篩選后自下而上,由大到小逐層裝填。
⑵ 濾料裝填后應及時進行反沖洗,水流自下而上,將粒徑不合格的濾料砂粉末及泥水及時沖洗掉,直至出水澄清才能正式投入運行。
⑶ 當采用石英砂濾料時,初始應在低濾速下進行,待氧化膜形成后再加大濾速。
⑷ 當進出水壓力表差值達到允許水頭損失值時,應對濾料進行反沖洗;或者當濾后水鐵、錳含量超出規定值后(鐵≤0.3mg/L,錳≤0.1mg/L)也應立即進行反沖洗。
⑸ 初運行時,反沖洗水量不宜過大,強度不宜過高,僅以松動濾料層為主,以免影響生物活性濾膜形成。要認真篩選、清洗濾料,把粉塵吹出去,保證反沖洗強度,“兩頭小,中間大”,松動濾料層。不可能是均質濾料,測濁度:15-25NTU,掌握好不容易。在夏季5-6月,生物膜形成時間7-10天,應低濾速運行,待形成生物膜后,再正常運行。當鐵大于0.3 mg/L、錳大于0.1 mg/L時,進行反沖洗,過濾時把Fe+3、Mn+4帶出去了。
⑹ 除鐵錳濾池(濾罐)濾料,每年應進行翻砂整理,搗碎粘結在一起的大塊,并觀測濾料層厚度,如發現濾料層厚度不符合設計要求是,應補充濾料。
由于近幾年來,我市使用的除鐵錳設備廠家有吉林、遼寧、山西生產的產品,發現存在問題是:該設備均無監測手段;濾料出現衰竭時,檢查困難;使用人員由于技術經驗等方面缺乏,操作總出現一些問題,這些問題有待于在今后的實踐中得到逐步解決。

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