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    地表水錳超標分析
    地表水(水庫水)錳超標的
    原因、特點和處理方法分析
     
    一、地表水(水庫水)錳超標的原因
    地表水錳超標的情況主要發生在以大型水庫作為水源地的水廠。發生原因和地下水錳超標一樣,多為地質污染。地下水、地表水錳超標的同時都有鐵超標,且**初都為低價形式存在,只是由于地表水和空氣有接觸,增加了水中的氧含量,而低價鐵易于被氧化,被氧化后的三價鐵會形成沉淀物,故在地表水中,鐵一般會隨著被氧化和水的流動自然沉淀;而地表水(水庫水)中的低價錳,由于其穩定性較強,不易被自然氧化,水庫水的流動性差決定了這類水體的氧含量比其他地表水都要低,所以地表水(水庫水)中大多表現為錳超標,而鐵一般不超標。
     
    二、地表水(水庫水)錳超標的特點
    地表水(水庫水)錳超標的處理和地下水錳超標的處理方法上有一定區別,這主要是由于錳在地表水和地下水中存在形態的不同和兩種水水質不同造成的。
    (1)、形態
    通過各方研究表明,地表水中的錳大多是以絡合物的形態存在的。由于絡合物形態的相對穩定性,決定了要去除這類錳所使用的材料要比普通材料具有更強的氧化性和吸附性能。
    (2)、水質
    由于地表水的渾濁度遠遠高于地下水,所以處理工藝上還要考慮渾濁度和懸浮物的去除。
    綜上所述,地表水(水庫水)錳超標的處理,相比地下水除鐵錳在工藝和材料的選擇上要更復雜和要求更高,相對投入也較高。
     
    三、地表水(水庫水)錳超標的處理方法分析:
    (一)、化學藥劑氧化加天然錳砂過濾法
    技術特點
    這類方法包括投加二氧化氯氧化法和高錳酸鉀氧化法兩種,其共同的技術特點是投加強氧化性的化學藥劑,將原水中低價錳氧化成為高價錳,然后進一步通過天然錳砂濾料濾除。這種方法是從傳統接觸氧化法發展而來,在濾前投加強氧化劑的原因是由于國內普通天然錳砂的二氧化錳含量普遍不高,一般只有30~35%,接觸氧化和吸附能力較弱,打不開地表水中呈絡合物形態的錳,所以在濾前需要投加強氧化劑來先氧化原水中的錳,將低價錳轉變為高價錳后,通過天然錳砂吸附過濾。
    1、化學藥劑氧化法的除錳反應式如下:
    二氧化氯氧化法的反應式:
    5Mn2+ +2ClO2 + 6H2O = 5MnO2 ↓+ 12H+ + 2HCl-
    高錳酸鉀氧化法的反應式:
    3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 ↓+ 2K+ + 4H+
    2、化學藥劑氧化法應用中存在的技術難點:
    (1)、強氧化劑投加量難以控制
    由于原水中除了低價錳之外,還存在著其它的還原性物質,這類物質要同時消耗化學藥劑,使藥劑的消耗量大于理論消耗量。在原水中存在的還原性物質可以分為如下兩類:還原性強于低價錳的物質R-S,還原性弱于低價錳的物質R-V,因為這兩類物質在原水中與低價錳爭奪投放的化學藥劑,特別是R-S,還原性強,比低價錳優先與化學藥劑反應。大大影響化學藥劑氧化法的除錳效果,增大了藥劑消耗量。
    另外,更為重要的是,這兩類物質成分非常復雜,要想將其納入水廠的實時檢測,則設備種類復雜數量龐大,幾乎是不可能的。并且其在原水中往往處于經常的變動中,一是R-S與R-V的比例不斷變化,二是這類物質的總量由于地表水水質的變化,也處于經常性的變化之中。在水廠僅僅設置了對錳的在線監測儀的情況下,原水中還原性物質的存在,以及這類物質與低價錳的比例的不確定性成為化學藥劑氧化法的控制難點,往往是投加的化學藥劑不多就少,投加量小,強氧化劑和其他還原物質先反應,參與同錳反應的劑量過低,不能打開絡合物狀態的錳,造成濾后水錳超標。投入量過高,強氧化劑的殘留會影響出水水質(下述)。
    (2)、出水水質難以控制
    二氧化氯氧化法由于前述技術難點,量不足時,除錳不達標,在實際使用中,往往是投加過量,則出廠水余氯和氯衍生物過量,影響水質。
    高錳酸鉀氧化法有上述控制難點,還存在在實際使用中,處理后的水色度極高,除錳過后不得不再專門降低色度,需要再投加粉末活性炭,才能使色度達標。
    (3)、濾速,反沖洗的改造
    這類問題主要出現在已建好水廠的除錳改造中,國內一般地表水水廠的濾池過濾速度都在8米以上,反沖洗強度按石英砂標準設計,一般為12~15L/㎡·S。由于國內天然錳砂二氧化錳含量不高,接觸氧化能力和吸附能力不夠,造成濾前要投加強氧化劑,過濾時還要將過濾速度控制在比較低的范圍以內,一般為5~7米/小時;由于天然錳砂的容重比石英砂大,所以天然錳砂的反沖洗強度要求為18~20 L/㎡·S。若用這類方法改造,不僅會降低濾池的出水量,還需要對已建好的反沖洗設施進行改造。
    (4)、錳砂的使用壽命
    由于天然錳砂的機械強度不高,在濾池中,由于反沖洗的摩擦,天然錳砂易破碎,粉化,使用壽命一般不到一年,這類問題在使用氣水反沖的V型濾池上更為嚴重。
    (5)、渾濁度和懸浮物的去除
    由于國內天然錳砂對于渾濁度和懸浮物的去除能力遠低于天然石英砂,造成水廠在除鐵錳工藝之外,還要另外設置去除渾濁度和懸浮物的工藝。
     
    (二)、進口天然錳砂過濾法:
    本方法使用的工藝類型為傳統接觸氧化和吸附,由于進口天然錳砂二氧化錳含量高,達到55~75%,不需在濾前為氧化錳投加大劑量強氧化劑,過濾時也不用降低濾速,除錳效果較為穩定。但本方法也有幾個難點:
    1、    材料費用過高,進口天然錳砂的價格是國內天然錳砂價格的7~10倍,造成在濾料環節投入過大,國內多數水廠現有經濟水平難以接受。
    2、    機械強度不高,濾料更換較為頻繁。
    3、    反沖洗強度大于天然石英砂,增加改造費用。
    4、    對于渾濁度和懸浮物的處理效果不如天然石英砂。
     
    (三)、覆合錳砂過濾法
    覆合錳砂是使用一種化學的方法,在基粒砂的表面覆合上兩層高純度的鐵膜和錳膜。通過控制覆合制作條件及配方選擇,達到控制基料砂表面二氧化錳含量的目的,其中針對地表水除錳使用的覆合錳砂表面的二氧化錳含量****達到75%左右,使其具有了很強的吸附氧化能力,完全適應于地表水(水庫水)除錳。
    覆合錳砂在地表水(水庫水)除錳中的優勢:
    1、    覆合錳砂的表面二氧化錳含量****達到75%,在用于地表水(水庫水)錳超標的處理中,無需濾前加投強氧化劑,也無需降低濾速。除錳效果穩定。
    2、    容重同石英砂一樣,在改造中無需改建反沖洗系統。
    3、    機械強度高,使用壽命長。經測定,普通天然錳砂的磨損率是覆合錳砂的34倍,破碎率是覆合錳砂的2.5倍。
    4、   具有和石英砂同等的去除渾濁度和懸浮物的能力,一物兩用,既除鐵錳又去除渾濁度和懸浮物。   
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