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錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗運行過程

作者來源:gysxlc       發布時間: 2015/1/29 17:29:14    標簽:錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗裝置及方法 錳砂濾料除鐵除錳試驗運行過程
導讀:
錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗運行過程

錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗運行過程

通過近些年來地下水除鐵除錳的相關文獻,以生物法除鐵除錳技術理論為基礎,結合《除鐵除錳生物濾層最優化厚度的探求》和《無煙煤濾料在生物除鐵除錳水廠中的應用》兩篇文章為參考依據。根據《室外給水設計規范》GB50013-20062006)中第9.6.4節規定,“當原水含鐵量低于6mg/l、含錳量低于1.5mg/l時,可采用:原水曝氣——單級過濾”處理工藝。為保證工程設計可靠性、經濟性,并為實際運行提供合理的運行參數。對錫市準備新建的東水廠供水工程,水源為地下水,水質為低鐵高錳,采用無煙煤濾料進行水處理試驗。經過試驗,濾池鐵錳去除率高達99%以上,出水水質優于國家標準。

關鍵詞:地下水、生物除鐵除錳、曝氣量、濾速、濾料;錳砂、無煙煤      

隨著生物除鐵除錳技術在實際生產中優越性的凸現,在含鐵含錳地區越來越多的新建水廠采用了生物除鐵除錳技術。鐵錳氧化細菌是該技術的核心 ,而作為載體的濾料的性能則至關重要。錳砂濾料吸附容量大,曾是傳統除鐵除錳濾池的首選濾料 .但其機械強度低,比重大,價格高。石英砂濾料雖吸附強度不及錳砂 ,但機械強度高 ,比重和價格適中,被廣泛地應用在生物除鐵除錳水廠。無煙煤的孔隙率高,比重小,價格低廉,從物理性質上分析完全可以作為鐵錳氧化細菌的載體,其較高的孔隙率,可以提高濾層內的生物量,比重小可以節省反沖洗的耗水量和耗電量。錫市東水廠所采用的源水為深井地下水,其中鐵含量為  0.123mg/L,錳含量為 0.998mg/L。源水中錳含量超出生活飲用水標準,其他各項指標均滿足飲用水要求,所以需要對該地下水進行除錳處理。  

一、試驗裝置及方法;試驗裝置采用有機玻璃濾柱模擬實際生產中的濾池。濾柱直徑為DN=150mm, 濾柱長度由下至上分別由 500mm、1000mm、1000mm、1000mm四節濾柱法蘭連接組成。以粒徑分別為32~16、16~8|、8~44~2mm 的卵石組成厚度為400mm的墊層,以粒徑為d=0.6~2mm 的錳砂濾料,厚度80mm和粒徑為d=1.4~3mm 的無煙煤,厚度800mm組成總厚度為880mm的雙層濾料。跌水曝氣采用一根PVC管加90度彎頭,出水口垂直于濾柱液面,高度為825mm。原水由彎頭處跌落到濾柱液面,經曝氣后水中的溶解氧能達到4~5mg/L,以滿足生物濾池運行要求。在濾柱液面處有一根旁通管用來旁路多余的原水,并同時用來做為反沖洗的排水管。因為濾柱進水液面始終恒定不變,故濾后出水口采用水龍頭進行流量控制。試驗最初濾速控制為 5m/h。   

二、試驗運行過程;生物法除鐵錳濾柱的成熟需要經過一段時間使細菌固定在濾料上.總的說來濾柱的成熟可以分為4個時期:015 d為適應期,這一階段濾層幾乎無明顯除錳效果;15--30 d為第一活性增長期,此時隨著微生物的不斷繁殖,濾層的除錳率不斷提高;30-50 d為第二活性增長期,此時微生物數量相對穩定,出水錳逐漸達到標準;50 d后到達穩定期,此時濾層完全成熟并且運行穩定。  試驗運行之前,對新裝濾柱進行了反沖洗,反沖洗強度根據濾料膨脹高度,從10L/(m2·s)最終調到18 L/(m2·s),膨脹高度為500mm。試驗從2012517日開始,濾速控制為 5m/h。在試驗開始后的幾天里化驗錳含量,與原水相比,有20%~40%的去除率。但在原水含錳量比較低的情況下,濾后水錳含量反而比原水錳含量高很多。第一個周期運行了20天,反沖洗無煙煤濾柱,歷時5分鐘,強度18L/(m2·s)。反沖洗時觀察,濾層反沖洗水并不臟,說明源水水質很好。第二個周期中,原水含錳量沒有因為停井,停電等原因造成原水中錳含量出現大幅度變化。因為在第一個周期中,觀察反沖洗水并不臟,所以決定延長運行周期,該周期運行了33天。在前9天,錳的去除率在30%38%之間。在之后的9天,微生物進入活性增長期,錳的去除率有了迅速的提高。到了第19天,經化驗除錳率已經高達97%,出水含錳量在0.01mg/L,遠低于國家標準的0.1mg/L。之后又運行了14天,除錳都在98%左右。在第33天,反沖洗濾柱,反沖洗水有明顯的發黑,有些臟。在反沖洗的過程中,沖洗強度在1820 L/(m2·s)之間,沖洗歷時10分鐘。  第三個周期中,運行工況與第二個周期一樣,但除錳效果從反沖后的第2天就開始惡化,之后的幾天除錳效果沒有改善。通過比對第二個周期和第三個周期,1、原水水質中含錳量沒有發生大的變化。2、運行濾速均為5m/h。3、跌水高度保持825mm不變。在這些條件未發生變化時,只有在反沖洗的時候,提高了反沖洗強度和反沖時間。所以判斷,在微生物膜還沒有完全在濾料表面穩定形成的時期,過高的反沖洗強度,會破壞微生物膜,使之從濾料表面菌膜脫落。  第四個周期中,吸取了之前的經驗教訓,降低了無煙煤反沖洗強度, 濾料膨脹高度控制在100mm左右 歷時5分鐘,強度10L/(m2·s)。培養期濾速的大小直接影響濾層的成熟狀況,這主要是由于鐵錳細菌對環境的要求所致.鐵錳細菌與載體接觸后,并不能立刻牢固地附著在其表面,若此時的濾速較大,相應的水流剪切力也較大,會將剛剛附著在濾料表面的細菌沖刷下來.所以在鐵錳細菌與載體表面接觸后需要一個相對穩定的環境,保證他們能在載體表面有一定的停留時間,以使鐵、錳氧化細菌在載體表面牢固附著。為以后的生長、繁殖創造條件.隨著濾層中微生物數量的不斷增加,濾砂表面附著與固定的微生物量也不斷增加,此時便可以逐漸提高濾速,因此,采取低濾速有利于生物濾層的快速成熟.根據以上理論,將運行濾速由5米降到2米。但除錳效果并沒有取得良好的效果,反而出現了濾后水含錳量高于原水含錳量的情況。結合第二個運行周期所取得的成效分析,鐵錳細菌生長、繁殖與溶氧量、濾速等因素有關,同于微生物的生長還需要一個特定的水質環境,為微生物的成長創造一些必須的營養元素,如碳、氮、磷等。降低了運行濾速,延長了原水在載體表面的停留時間,從而改變了生物膜生長環境。通過試驗,低濾速顯然影響到了生物膜的生長環境。第四個運行周期運行21天,反沖洗 歷時5分鐘,強度10L/(m2·s)

第五個周期中,將濾速直接提升至7m/h,進行嘗試性運行,運行后第三天采水樣化驗,除錳率高達98%。之后幾天的化驗結果也很理想。運行一個星期后,將濾速調高到8m/h。該周期運行了17天,反沖洗 歷時5分鐘,強度10L/(m2·s) 

第六個周期從201294日開始,在肯定了濾料處于穩定期后,對工況進行了調整,運行濾速8m/h的情況下,連續化驗了四天濾后水除錳率都在99%,將濾速由8m/h提升到10m/h,化驗出水除錳效果依然很理想。又運行一個星期后,將濾速調高到8m/h。第四個周期運行了18天后結束。在第五個周期中,直接將濾速提升到12m/h,除錳始終保持在0.01mg/L,遠遠優于國家標準。順利完成了生物法除鐵除錳試驗,為實際工程提供充足試驗數據。

三、試驗總結在試驗過程中;應該遵循生物膜成熟所經歷的幾個過程,在試驗初期采用低濾速、弱反沖洗的運行規則,才能取得良好的試驗效果。經過六個周期的運行,生物膜基本上已經很穩定,之后將運行周期減短為7天進行反沖洗,反沖洗強度有所增加,由10L/(m2·s)提高到了18L/(m2·s),歷時5分鐘。經化驗濾后水質依然很好。

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