詳解天然錳砂過(guò)濾器中接觸氧化除錳和生物固錳除錳
作者來(lái)源:gysxlc 發(fā)布時(shí)間: 2018/5/30 9:34:15 標(biāo)簽:錳砂 天然錳砂 錳砂濾料 錳砂過(guò)濾器
導(dǎo)讀:接觸氧化除錳和生物固錳除錳是常用地下水除錳的兩種方式,
詳解天然錳砂過(guò)濾器中接觸氧化除錳和生物固錳除錳
接觸氧化除錳
接觸氧化除錳工藝流程比較簡(jiǎn)單,原水經(jīng)簡(jiǎn)單曝氣之后進(jìn)入除錳濾池,在天然錳砂過(guò)濾器表面的錳質(zhì)活性濾膜的作用下,Mn2+被水中的溶解氧氧化為MnO2并吸附在濾料表面,漸漸形成錳質(zhì)濾膜。這種自然形成的活性濾膜的成分主要為MnO2,它們具有接觸催化作用.在pH值中性范圍內(nèi),Mn2+就能被濾膜吸附,然后在活性濾膜的催化作用下迅速氧化水解,又生成新的MnO2,補(bǔ)充活性濾膜物質(zhì)再繼續(xù)參與反應(yīng)。這種活性濾膜具有催化再生功能,氧化錳過(guò)程也是一個(gè)自催化反應(yīng),使濾膜得到更新,該過(guò)程也是自催化反應(yīng)。根據(jù)“活性濾膜”自催化理論,通過(guò)實(shí)踐開(kāi)發(fā)了除錳的接觸氧化法工藝,這不僅解決了自然氧化法流程復(fù)雜的問(wèn)題,而且在pH>7.5的條件下實(shí)現(xiàn)了除錳,有效降低了除錳pH的下限要求,降低了除錳難度。同時(shí),接觸氧化法省去了反應(yīng)、沉淀環(huán)節(jié),大幅度降低了工程投資及運(yùn)行費(fèi)用,是水體除鐵除錳技術(shù)的重大突破。
但在接觸氧化法除錳方面則發(fā)現(xiàn)一些新問(wèn)題。一方面,當(dāng)水體中鐵錳共存時(shí),鐵的快速氧化對(duì)錳的氧化有干擾,要同時(shí)去除鐵錳,接觸氧化法有時(shí)需要采用一級(jí)曝氣、錳砂過(guò)濾除鐵,二級(jí)曝氣、高含量天然錳砂濾料過(guò)濾除錳的分級(jí)去除方法,工藝流程仍然比較復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用還是有所偏高;另一方面,錳的氧化還原電位較高,在濾層中不能快速氧化為Mn02而附著于天然錳砂濾料上形成錳質(zhì)活性濾膜,除錳能力形成周期較長(zhǎng),而且由于經(jīng)常性反沖洗等外界因素的干擾,錳質(zhì)活性濾膜有時(shí)根本不能形成,除錳效果呈現(xiàn)很不穩(wěn)定的狀態(tài)。
針對(duì)接觸氧化法出現(xiàn)的除錳效果不穩(wěn)定的狀況,人們更多地采用了錳砂作為濾料.錳砂中含有較高M(jìn)n02成分,通常錳砂在使用初期對(duì)Mn2+有很強(qiáng)的吸附能力(是石英砂的500倍).因此在最初的運(yùn)行周期內(nèi),濾池能有效地去除錳。濾池正常運(yùn)行20-30d,如果操作運(yùn)行恰當(dāng),在錳砂吸附飽和后,濾池的錳質(zhì)活性濾膜也就可以成熟,使初期的物理吸附和后期的自催化氧化相銜接,達(dá)成穩(wěn)定的除錳效果。
生物固錳除錳法
生物固錳除錳是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)提出的除錳理論,該觀點(diǎn)認(rèn)為除錳濾池中錳的去除主要是錳砂濾層中鐵細(xì)菌生物作用的結(jié)果,而不是傳統(tǒng)除錳理論所說(shuō)的,錳是錳質(zhì)活性濾膜的化學(xué)催化作用去除的。而且生物固錳除錳理論還認(rèn)為,錳砂表層的錳質(zhì)活性濾膜并不僅僅是由錳的化合物所組成,而是錳的化合物和鐵細(xì)菌的共生體,且活性濾膜是在微生物的誘導(dǎo)作用下形成的,除錳濾池中微生物氧化原水中的錳獲得能量,不斷繁殖并附著在錳砂濾料表面,同時(shí)被氧化的MnO2也沉積在濾料表面,與微生物形成一層黑膜,就是接觸氧化除錳工藝中的錳質(zhì)活性濾膜。濾層成熟后,濾膜不斷吸附水中的Mn2+,其中鐵細(xì)菌利用水中的溶解氧將Mn2+氧化為Mn02·mH2O并沉積在濾膜表面,成為濾膜的一部分,使濾膜得到更新。
有研究者將成熟的錳砂滅菌以后發(fā)現(xiàn)濾層的除錳能力急劇下降,且錳砂表層的黑膜亦逐漸脫落,從而證實(shí)生物作用是錳去除的主要原因。而錳質(zhì)活性濾膜則是微生物作用的結(jié)果,在滅菌以后,由于微生物死亡,濾膜不能及時(shí)更新,便逐漸老化脫落,最終喪失除錳能力。有研究者也認(rèn)為除錳是生物作用的結(jié)果,除錳濾池的成熟是濾層中微生物群落繁殖代謝,達(dá)到平衡的過(guò)程.
生物固錳除錳的工藝流程與接觸氧化除錳工藝相同,曝氣后直接過(guò)濾,流程簡(jiǎn)單,構(gòu)筑物少,停留時(shí)間短,影響生物除錳濾池的因素比較多,在培養(yǎng)初期,濾池反沖洗的強(qiáng)度不宜太大,一般以1O-14L/(s·㎡)為宜,生物除錳對(duì)pH值的要求較寬,6.0以上就能有良好的除錳效果。
目前,生物除鐵除錳的實(shí)際效果己得到廣泛的認(rèn)可,但生物除鐵除錳的機(jī)理還處于較初級(jí)的實(shí)驗(yàn)研究階段,還有很多現(xiàn)象無(wú)法解釋。同時(shí)又由于需要生物接種、馴化和培養(yǎng),工程實(shí)踐相對(duì)較少,并且仍然缺乏成熟的的經(jīng)濟(jì)濾速、極限濾速、過(guò)濾周期、最低溶解氧含量、經(jīng)濟(jì)曝氣強(qiáng)度等生物法除鐵除錳工藝參數(shù)。這些都需有待進(jìn)一步的研究得以解決。
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