锰砂的除铁除锰工艺

概述含盐量较高的苦咸水区域的井水呈还原态，含有二价铁、锰离子。现象：1、烧开后，水会变红；2、用这种水洗衣服后，衣服会出现锈迹斑。3、饮用这种井水，会感到一种苦涩味道；长期饮用，影响人们身体健康。我国地下水中含铁一般在5~10ppm;锰含量为0.5~2ppm。分布面积较广，主要在东北平原、西北高原、华北、河南及沿海一带。铁锰在水处理的影响一、污堵反渗透膜和纳滤膜。1、即使SDI5,反渗透及纳滤进水亚铁含量低于0.1ppm,还是会出现污堵问题。2、这种含铁锰的地下水对膜污染的主要原因是铁、铝和淤泥（硅酸铁或硅酸铝）3、FeCO3的容积度较低，但Fe（HCO3）2则是可溶的；故铁锰离子主要与HCO3-离子结合存在。4、引起膜面铁污堵可能情况：#氧气进入到含二价铁的水中；#高碱度水源形成FeCO3；#铁与硅反应形成难溶性的硅酸铁；#絮凝剂引起的胶体状铁；#与含有H2S的水源混合，形成黑色难溶硫化铁FeS；#管道铁锈#受铁还原细菌的氧化作用，将会加剧生物膜的滋生和铁垢沉积。二、污染离子交换树脂并对树脂有催化降解作用。1、阳树脂可以去除溶解状铁，但铁含量超出0.05ppm时，会污染离子交换树脂并对树脂有催化降解作用。2、胶体和有机物—铁复合物通常不能被树脂吸附。锰砂物理化学性能:天然锰砂呈褐色或淡灰色，晶粒致密，机械强度大，化学活性强，不易破碎，不溶于水。锰砂滤料粒度常有：0.5~1.0mm,1.0~2.0mm,2.0~4.0mm,4.0~8.0分析项目数据分析项目数据MnO2含量%20~45盐酸可溶率%3.0SiO2含量%17~20破碎率%1.0铁含量%20左右磨损率%1.0泥含量%3.0堆密度g/cm31.65~2.2锰砂外观：除铁除锰原理：一、氧化理论：天然锰砂中含的高价锰能将水中的二价铁Fe2+氧化成三价铁Fe3+，并形成Fe（OH）3沉淀；而锰Mn2+离子氧化形成不溶于水的MnO2和Mn2O3；利用锰砂过滤器的反洗功能将其除去。化学反应式：Fe2++2MnO2.H2O=Fe(OH)3+Mn2O3+H+MnOMn2O7+4Fe2++2O2+6H2O=3MnO2+4Fe(OH)3Mn2++MnO2+2H2O=MnO2.MnOH2O+2H+二、“活性滤膜”理论天然地下水，流经锰砂滤层时，水中低价铁锰离子先被覆盖锰砂表面的“活性滤膜”吸附，然后被氧化水解，生成氢氧化物水合分子【Fe（OH）3.H2O】和【Mn（OH）nXH2O】形成活性滤膜，并作为新的催化剂参与接触氧化反应，使得活性滤膜不断增厚和自我修复；以到达去除铁锰的作用。为加快活性滤膜的生成，缩短锰砂的稳定期，提高除铁除锰效果；一般在锰砂过滤器的进水采取氧化法。氧化常用曝气或加氧化剂的方法。当含铁Fe2+、锰Mn2+离子的地下水经过曝气或加入氧化剂后，水中的铁Fe2+、锰Mn2+离子开始氧化，形成不溶于水的Fe3+和MnO2，流经锰砂滤层时，被天然锰砂吸附、催化，生成氢氧化物水合分子【Fe（OH）3.H2O】和【Mn（OH）nXH2O】形成新的活性滤膜。铁锰氧化方程式：（如Fe（HCO3)2、Mn（HCO3)2为例4Fe(HCO3)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3+8CO24Mn(HCO3)2+O2+H2O=4Mn(OH)3+8CO2锰砂过滤器运行参数1、锰砂粒度：1.0~2.0mm;（粒度越小，运行压差大；粒度越大；出水浊度大）2、填充高度：1000~1500mm(由进水铁锰含量确定）；3、运行流量：6~10m/h(除铁)；5~8m/h（除锰）4、反洗水强度：4~10L/M2.S(一般选用25M3/M2/H)5、反洗时间：5~15分钟6、运行周期：根据原水的浊度而定，一般不小于8小时。7、出水要求（饮用水标准）：含铁量：=0.3mg/l含锰量：=0.1mg/l出水浊度：3FTU除铁除锰工艺选择：1、当原水含铁量低于2.0ppm,含锰量低于1.5ppm时，可采用：曝气+单级过滤除铁除锰工艺；要求进水PH值宜大于7.0以上2、当原水含铁或含锰量超出上值时，选用：曝气+氧化+一级过滤除铁+二级过滤除锰工艺；要求进水PH值宜大于7.0以上3、当原水受硅酸盐影响时，采取：曝气+一级过滤除铁+曝气+二级除锰工艺；二级除锰进水PH值宜大于7.0以上锰砂过滤器运行注意事项1、由于锰砂需要生成一个活性滤膜，在初次运行时，锰砂滤层应该连续冲洗30~50小时；不能脉冲式进水冲洗。锰砂滤膜的成熟期一般10~30天2、PH的调控：PH越高，铁Fe2+、锰Mn2+离子的氧化率越高；PH5.5时，铁的转化率明显加快；PH9时，锰的氧化率也会明显加快3、锰砂过滤器停用后，滤层会发生松动，活性滤膜会受影响；出水水质会变差。长期停运的锰砂过滤器再次启动时，必须进行冲洗4、活性滤膜比较疏松，不能长时间大水量冲洗，因此反洗时间必须考虑活性滤膜的稳定5、粒度、填充高度的选择和配置。水处理除铁除锰其它方法：（1）阳树脂软化；（2）絮凝；（3）选用合适的阻垢剂；（4）氧化、介质过滤；（5）反渗透法。反渗透除铁：处理含铁含锰的地下水，一定要防止整个系统与空气或氧化剂接触，同时低PH值有利抑制Fe2+的氧化，当PH6，氧含量小于0.5ppm,最大Fe2+浓度为4ppm。锰砂的再生锰砂经过使用一段时间后，锰砂表面不断吸附铁锰，吸附层越来越厚，逐渐发生“饱和”和“钝化”现象，也可能出现“锈砂”情况，慢慢失去除铁除锰效果。更换锰砂成本高，费时；因此需要进行再生处理，方法如下：1、药液配比：高锰酸钾溶液5~10%，2、根据锰砂过滤器的直径，算出其容积（如黄山顶津，过滤器为D2400mmXH1500mm，锰砂总容积在4.5M3）3、打开排气阀，排水阀，排水时间10~15分钟，把水位放低到滤层上方10CM。4、打开再生泵进出水阀，罐体再生进出阀，启动再生泵。5、打开药箱进水阀，药箱满水后；慢慢向药箱加入300~600Kg高锰酸钾固体；溶解后吸入罐体内。6、当全部药液溶解吸入后，继续循环3~5小时。再生结束。7、再生结束后，残液排走。利用高锰酸钾再生时，残液含有高锰酸钾，颜色很红，需要中和后排放。中和液采用亚硫酸氢钠溶液（还原剂），和再生液用量比例1:1.。排放液不程颜色为止。8、再生后的锰砂必须经过长时间冲洗，直至锰砂出水清澈为止。冲洗时，也要加还原剂给予中和排放。