生物濾池地下水除鐵除錳過(guò)程中錳砂濾料漏錳現(xiàn)象處理方法

生物濾池地下水除鐵除錳過(guò)程中錳砂濾料漏錳現(xiàn)象處理方法

概述:針對(duì)生物濾池地下水同步除鐵除住過(guò)程中的“派住”現(xiàn)象進(jìn)行研究。結(jié)果表明，“漏住”現(xiàn)象是由亞鐵離子與住氧化物的反應(yīng)引起的;砂樣生物活性、溶解氧及浸泡時(shí)間等對(duì)亞鐵離于與住氧化物的反應(yīng)影響不大;粉加浸泡次毅可使“漏住”現(xiàn)象得到緩解;出水錳濃度與砂樣質(zhì)量和亞鐵離子含黃均呈二次拋物線(xiàn)關(guān)系，底物濃度越大，出水錳含量措大越快;酸性條件可以促進(jìn)亞鐵離子和錳氧化物的反應(yīng)，城性條件下“漏住”現(xiàn)象不易發(fā)生。
地下水同步除鐵除錳過(guò)程中，若溶解氧不足會(huì)導(dǎo)致鐵的去除速率變慢，且出水錳離子濃度大于進(jìn)水的現(xiàn)象，即所謂的“漏錳“現(xiàn)象。這是由于亞鐵離子具有較強(qiáng)的還原性，很容易與濾料表面形成的錳氧化物發(fā)生反應(yīng)，錳氧化物被還原并重新溶解于水中，導(dǎo)致出水錳離子含量增加，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：
1試研材料與方法
1.，材料和試劑
    錳砂濾料:一種是剛從成熟漣柱中取出的錳砂，具有除鐵除錳能力，表面呈黑色且有大量的錳氧化物和微生物;另一種是放置很久的成熟池料，表面有大量的錳氧化物，經(jīng)檢驗(yàn)無(wú)微生物活體附著。試劑:1 mot/1.的鹽酸和I mol/L的氫氧化鈉溶液。
1.2原水水質(zhì)
    試驗(yàn)原水采用含鐵含錳地下水:一種是未曝氣的原水，pH值為6.8;另一種是曝氣后的原水，水中部分亞鐵離子發(fā)生氧化，水體渾濁發(fā)黃，部分鐵以氫氧化鐵絮體形式發(fā)生沉降，但水中仍有大贊亞鐵離子存在。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1砂樣生物活性影響試驗(yàn)
    分別取1.0 g滅活的成熟錳砂和1.0 g濾柱中新取出的成熟錳砂，在60 ml.未曝氣的含鐵含錳地下水中浸泡5 min，過(guò)濾2次后分別取樣檢側(cè)出水錳離子含量 。
1.3.2砂樣質(zhì)量影響試驗(yàn)
    分別取1.0,2.0,3.0和4. 0 g滅活的成熟錳砂，在60 mL未眼氣的含鐵含錳地下水中浸泡5min，過(guò)池2次后分別取樣檢測(cè)出水錳離子含長(zhǎng)。
1.3.3溶解氧濃度影響試驗(yàn)
    取1.0 g滅活的成熟錳砂，分別在60 ml,未曝氣和曝氣過(guò)的含鐵含錳地下水中浸泡5 min，過(guò)濾2次后分別取樣槍測(cè)出水錳離子含量。
1.3.4浸泡次數(shù)影響試驗(yàn)
    取1.0 g滅活的成熟錳砂，在60 mL未曝氣的含鐵含錳地下水中浸泡5 min，過(guò)濾2次后取樣進(jìn)行檢測(cè)，得到浸泡I次時(shí)的出水錳離子含貧;用上述錳砂繼續(xù)重復(fù)2次試驗(yàn)，分別得到浸泡2次和3次時(shí)的出水錳離子含量。
1.3.5反應(yīng)時(shí)間影響試驗(yàn)
    取1.0 g滅活的成熟錳砂.分別在60 mL未爆氣的含鐵含錳地下水中浸泡I和15 min，過(guò)濾2次后分別取樣檢測(cè)出水錳離子含量。.
1.3.6  pH影響試驗(yàn)
    取1.0 g滅活的成熟錳砂和60 mL未曝氣的含鐵含錳地下水(pH二6.7)各4份，其中3份水樣用HCI和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值分別為3.0,6.0和8.0，在上述水樣中各加人1份砂樣浸泡5 min，過(guò)濾2次后分別取樣檢測(cè)出水錳離子含量。
1.3.7亞鐵離子濃度影響試驗(yàn): ①鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 mg/L):稱(chēng)取0. 702 2 g硫酸亞鐵按溶于少量蒸餾水，再加人3 mL鹽酸.定容至1 000 mL,②分別取1. 00, 2. 00, 3. 00, 6. 00, 10. 00和30.00 m.鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液加入100 mL比色管中.加蒸餾水至60 mL，得到質(zhì)從濃度分別為1.67,3.33,5.00,10.00,16.67 W.00 mg/ l‘的亞鐵離子溶液。 ③取1.0 g滅活成熟錳砂6份，分別用上述配制的亞鐵離子溶液浸泡I min，過(guò)濾2次后分別取樣檢測(cè)出水錳離子含量。
結(jié)果與討論
  錳砂濾料樣生物活性影響試驗(yàn)砂樣生物活性對(duì)出水錳離子含量的影響濾料浸泡后出水錳離子含盈增加，滅活錳砂出水錳離子含量增加了。.29 mg/L,活性錳砂出水錳離子含壇增加了0.22 mg/L，說(shuō)明原水中的亞鐵離子與錳砂濾料表面的錳氧化物發(fā)生了反應(yīng)。浸泡后的滅活錳砂與活性錳砂的出水離子錳含址相差不大，說(shuō)明砂樣生物活性對(duì)錳離子溶出的影響較小，即在缺板條件下，微生物利用亞鐵離子和錳氧化物的反應(yīng)獲取能聳的可能性并不大，此反應(yīng)過(guò)程主要是化學(xué)過(guò)程。
2.2錳砂濾料樣質(zhì)影晌試驗(yàn)
    錳砂樣質(zhì)量對(duì)錳離子溶出的影響較大，砂樣質(zhì)量越大出水錳離子含候也越大，說(shuō)明錳砂質(zhì)童即錳氧化物的總量、總表面積等因家對(duì)亞鐵離子和錳氧化物的抓化還原反應(yīng)影響較大，增加反應(yīng)底物錳氧化物的質(zhì)量濃度.會(huì)提高反應(yīng)的速率與程度。出水錳離子含量與砂樣質(zhì)量之間并非線(xiàn)性關(guān)系，而是二次拋物線(xiàn)關(guān)系，砂樣質(zhì)最越大，出水錳離子含量增加越快。
2.3溶解飯濃度影響試驗(yàn)
    溶解氧濃度對(duì)錳離子溶出的影響見(jiàn)圖3。可以看出，溶解氧濃度對(duì)出水中的錳離子含址影響不大，用曝氣后的原水浸泡濾料，出水錳離子含量略高于未曝氣的原水，這是由于溶解氧能與Fee’發(fā)生反應(yīng)，將其氧化為Fey'，進(jìn)而形成鐵的氫權(quán)化物分子與絮體(z)，使原水中的亞鐵離子濃度略有下降，從而影響了出水錳離子含量。
2.4浸泡次數(shù)影響試驗(yàn)
    浸泡次數(shù)對(duì)亞鐵離子與錳錢(qián)化物反應(yīng)的影響。增加浸泡次數(shù)，出水錳離子濃度降低.浸泡3次后出水錳離子濃度已接近原水水平，說(shuō)明隨著浸泡次數(shù)的增加，錳砂表面的錳板化物會(huì)消耗殆盡，“漏錳”現(xiàn)象將得到緩解.但會(huì)對(duì)濾層造成破壞，即使溶解氧充足也難以恢復(fù)濾他的除鐵除錳能力。
2.5反應(yīng)時(shí)間影晌試驗(yàn)
    反應(yīng)時(shí)間對(duì)亞鐵離子與錳氧化物反應(yīng)的影響不大，結(jié)果如圖5所示。亞鐵離子與錳氧化物的反應(yīng)很容易進(jìn)行，反應(yīng)速率快，漣速越高，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)的亞鐵離子越多，但對(duì)反應(yīng)所進(jìn)行的程度影響不大。
2.6 pH影響試驗(yàn)
    pH對(duì)亞鐵離子和錳氧化物反應(yīng)的影響，調(diào)節(jié)原水pH值為6.0時(shí)，出水錳離子含量幾乎沒(méi)有變化;當(dāng)原水酸性較強(qiáng)時(shí)，出水錳含量大幅度增加;pH值調(diào)至8.0時(shí).出水錳離子含量明顯下降，且遠(yuǎn)低于原水。
    堿性環(huán)境下，OH一可以促進(jìn)水解反應(yīng)，形成的Fe(OH):更容易被氧化形成Fe(OH),，導(dǎo)致水解反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，亞鐵離子被大址消耗，從而降低了底物濃度，抑制了亞鐵離子和錳氧化物的反應(yīng)。反之，酸性環(huán)境可以促進(jìn)亞鐵離子和錳氧化物的反應(yīng)。酸性條件和堿性條件下的出水錳離子含量相差較大，說(shuō)明pH是影響亞鐵離子和錳氧化物反應(yīng)的重要因素。
2.7亞鐵離子濃度影晌試驗(yàn)
    試驗(yàn)考察了亞鐵離子含壇對(duì)錳離子溶出的影響。
    可以看出，亞鐵離子作為底物，其含量的大小對(duì)出水錳離子有明顯的影響，兩者之間呈二次拋物線(xiàn)關(guān)系，原水中的亞鐵離子含飯?jiān)礁?出水錳離子含最也越高。

3結(jié)論
    地下水除鐵除錳過(guò)程中的“漏錳”現(xiàn)象是由亞鐵離子與錳氧化物的反應(yīng)引起的。砂樣生物活性、溶解氧及反應(yīng)時(shí)間對(duì)亞鐵離子與錳氧化物的反應(yīng)影響不大.砂樣質(zhì)債、亞鐵離子濃度和pH值是重要的影響因求。底物濃度越大，出水錳含星增加越快，出水錳離子含量與砂樣質(zhì)盤(pán)和亞鐵離子濃度均呈二次拋物線(xiàn)關(guān)系。