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(duì)地表水的除錳特點(diǎn),對(duì)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(guò)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(shì)。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(jí)配不合理,造成濾層結(jié)構(gòu)部分混亂;另外采購(gòu)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(guò)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(duì)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(yè)巖和外來(lái)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(duì)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(duì)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(lái)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(yè)巖和外來(lái)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(duì)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(zhǎng)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(jí)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(guò)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(guò)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(jí)過(guò)濾濾層一般取較高值,使過(guò)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(duì)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(guò)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(jiǎn)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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