地下水處理工藝講義PPT24

地下水處理理工藝地下水處理理工藝地下水除鐵鐵方法地下水除錳錳方法接觸氧化法法除鐵、除除錳工藝地下水除氟氟地下水的消消毒地下水一般般水質(zhì)較好好，作為生生活、生產(chǎn)產(chǎn)用水水源源，具有很很多優(yōu)點，，因此優(yōu)先先考慮。我我國很多地地區(qū)地下水水中鐵、錳錳含量超標標，如果水水中鐵、錳錳含量高時時，除影響響生活用水水對色、味味、嗅等感感官指標的的要求，在在用具、洗洗滌物上產(chǎn)產(chǎn)生斑漬外外，還會影影響造紙、、紡織、印印染、化工工、皮革的的工業(yè)用水水。因此，，當以含鐵鐵、錳的地地下水作為為水源時，，必須進行行除鐵除錳錳處理。地下水中鐵的的含量一般為為5～10mg/L，主要是Fe2+，有的地區(qū)還還有Fe3+。Fe2+以FeOH+、Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2或無機、有機機絡(luò)合的形式式存在，F(xiàn)e3+則只以無機、、有機絡(luò)合的的形式存在。。含錳量一般為為0.5～2.0mg/L，一般以Mn2+的形式存在。。一、地下水除除鐵方法Fe2+在水中是極不不穩(wěn)定的，如如果Fe2+以FeOH+、Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2的形式存在，，向水中加入入氧化劑后，，F(xiàn)e2+能迅速地被氧氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+在水中的溶解解度很低，很很快由離子狀狀態(tài)轉(zhuǎn)化為絮絮凝膠體Fe(OH)3狀態(tài)，很容易地從水水中分離出去去。當Fe2+以無機、有機機絡(luò)合的形式式存在時，氧氧化速度將大大大降低。地下水除鐵就就是基于上述述原理，常用用的氧化劑有有空氣中的氧氧和化學(xué)藥劑劑(如CI2、KMnO4等)，因此，除鐵鐵方法可分為為空氣氧化法法和藥劑氧化化法兩大類，，空氣氧化法法又可分為自自然氧化法和和接觸氧化法法兩種。由于于接觸氧化法最最為經(jīng)濟，流流程簡單，應(yīng)應(yīng)用廣泛，下面進行著重重介紹。各種除鐵方法法的特點除鐵方法工藝流程特

點適用條件自然氧化法原水→曝氣→反應(yīng)→過濾原水→曝氣→反應(yīng)→沉淀→過濾除鐵效果好，構(gòu)筑物體積大，投資和運行費用高，應(yīng)用較少含鐵量較高時；含有其他懸浮雜質(zhì)需混凝處理時接觸氧化法原水→曝氣→過濾流程簡單，處理費用低，可進行壓力過濾，應(yīng)用較多原水含鐵量不高時藥劑氧化法原水→加藥混合→反應(yīng)→過濾原水→加藥混合→反應(yīng)→沉淀→過濾除鐵效果好，運行費用高，應(yīng)用較少原水中鐵以絡(luò)合形式存在，用空氣中的氧難于氧化時地下水經(jīng)曝氣氣充氧后，水水中的二價鐵鐵離子發(fā)生如如下反應(yīng)：實踐證明，提提高pH值可使氧化速速率提高，如如果pH值降低，氧化化速度則明顯顯變慢。通過上述分析析，二價鐵的的氧化需要一一定的時間才才能完成，但但如果有催化化劑存在時，，可大大縮短短氧化時間。。接觸氧化法就就是含鐵地下下水經(jīng)曝氣后后，立即進入入濾池，在濾濾料表面活性性濾膜的催化化作用下，將將二價鐵氧化化成三價鐵，，并附著在濾濾料表面上。。關(guān)于活性濾膜膜，人們做了了大量的研究究，經(jīng)過曝氣氣的含鐵水流流經(jīng)新濾料時時，初期出水水含鐵量較高高，隨著過濾濾的進行，在在濾料表面逐逐漸生成深褐褐色的氫氧化化鐵覆蓋膜即即具有催化作作用的活性濾濾膜，出水含含鐵量也逐漸漸降低，一段段時間后達到到最低。從過過濾開始到出出水達到處理理要求這段時時間，稱為濾濾料的成熟期期。二、地下水除除錳方法錳常與鐵共存存于地下水中中，其化學(xué)性性質(zhì)與鐵也相相近，但在pH值中性范圍內(nèi)內(nèi)，幾乎不能能為溶解氧所所氧化，必須須在催化劑的的作用下才能能被氧化，不不能依靠自然然氧化法去除除，因此地下下水除錳要比比除鐵困難。。同充氧含鐵水水過濾一樣，，在過濾過程程中，濾料表表面逐漸生成成活性膜，在在活性膜的催催化作用下發(fā)發(fā)生氧化反應(yīng)應(yīng)：水中溶解氧在在濾料表面將將二價錳氧化化成四價錳，，并附著在濾濾料表面上，，也會使水中中的pH值下降。對成熟的濾料料進行研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，在濾料料表面有高價價鐵錳化合物物和大量的細細菌，它們優(yōu)優(yōu)先吸附二價價鐵錳離子，，然后再進行行催化氧化。。三、接觸氧化化法除鐵、除除錳工藝接觸氧化法除除鐵、除錳包包括曝氣和過濾兩個單元。1、曝氣曝氣的目的就是向水中溶溶入氧，以滿滿足氧化二價價鐵的需要，，有時也有去去除水中二氧氧化碳以提高高pH值的作用。除鐵所需理論論氧量可根據(jù)據(jù)方程式計算算出，每氧化化1mg／L的二價鐵，需需氧0.14mg／L，考慮到水中中其他雜質(zhì)耗耗氧及氧在水水中擴散的因因素，實際所需氧量量按理論需氧氧量的3～5倍計算。除錳所需理論論氧量可根據(jù)據(jù)方程式計算算出，每氧化化1mg／L的二價錳，需需氧0.29mg／L，實際所需氧量量須比理論值值高。曝氣裝置有多多種形式，常常用的有跌水水曝氣、射流流曝氣、蓮蓬蓬頭曝氣、曝曝氣塔曝氣等等。跌水曝氣裝置置1-溢流堰；2-下落水舌；3-受水池水面；；4-氣泡；5-原水管一般采用1~3級跌水，每次次跌水高度為為0.5～1.0m，堰口流量為為20～50m3/(h·m2)。其特點是曝曝氣效果好、、運行可靠、、構(gòu)造簡單，，適用于對曝曝氣要求不高高的重力式濾濾池。射流曝氣，利利用水射器的的抽吸作用吸吸入空氣，其其優(yōu)點是曝氣氣效果好、運運行可靠、構(gòu)構(gòu)造簡單、管管理方便，缺缺點是不能去去除水中二氧氧化碳以提高高pH值、水射器工工作效率低。。非常適合小小型壓力式裝裝置。水射器器的構(gòu)造應(yīng)根根據(jù)供氣量、、工作水壓力力、出口壓力力等設(shè)計。射流曝氣裝置置1-深井泵；2-水射器；3-除鐵濾池蓮蓬頭曝氣有有蓮蓬頭和穿穿孔管兩種裝裝置，圖為蓮蓮蓬頭曝氣裝裝置，蓮蓬頭頭安裝在濾池池水面以上1.5～2.5m處，每1.0～1.5m2濾池面積安裝裝一個蓮蓬頭頭，蓮蓬頭上上的孔口直徑徑為4～8mm，孔口向下和和中垂線夾角角不大于，孔孔眼流速2～3m/s。其優(yōu)點是曝曝氣效果好、、運行可靠、、構(gòu)造簡單、、管理方便，，缺點是蓮蓬蓬頭因堵塞需需更換。蓮蓬頭曝氣裝裝置曝氣塔曝氣如如圖所示:在塔中填以多多層板條或1～3層厚度為0.3～0.4m的焦炭或礦渣渣填料層，含含鐵錳的水從從塔頂?shù)拇┛卓坠車娏芏孪?，在以水滴滴或水膜的形形式通過填料料層時溶入氧氧，其特點是是空氣與水接接觸時間長，，充氧效果好好，但當水中中有懸浮物質(zhì)質(zhì)或含鐵錳量量很高時，易易使填料堵塞塞。曝氣塔曝氣裝裝置1-焦炭層30～40mm；2-浮球閥如果鐵錳含量量很高，一級級過濾不能獲獲得合格水時時，可采用設(shè)設(shè)置兩個濾池池進行過濾即即兩級過濾，，前一個濾池池除鐵，后一一個濾池除錳錳；或采用雙雙層濾料過濾濾，上層除鐵鐵，下層除錳錳。除鐵除錳雙層層濾池四、地下水除除氟氟在自然界中中分布極為廣廣泛，水源不不同程度地含含有氟離子。一般認認為，微量的的氟是人體所必需需的，有利于于骨骼的堅固固性，有一定定的防齲作用用．但過量的的氟對人體是有害害的，主要損損害牙齒的釉釉質(zhì)、骨骼的的成骨和破骨骨活動，并影影響全身各組組織器官，輕輕者出現(xiàn)氟斑牙和全身各各個骨骼及關(guān)關(guān)節(jié)部位疼痛痛等癥狀，較較重者呈現(xiàn)關(guān)關(guān)節(jié)僵硬及運運動機能障礙礙，嚴重者呈呈現(xiàn)軀干變形形和癱瘓，以以致造成終生生殘廢…。地下水的除氟氟方法主要有有吸附過濾法法、混凝法、、離子交換法法、電滲析法法等，其中應(yīng)用較多的是是吸附法，作作為濾料的吸吸附劑主要是是活性氧化鋁鋁和骨炭。1、活性氧化鋁鋁過濾法活性氧化鋁是是兩性物質(zhì)，，等電點約在在9.5，當水的pH值小于9.5時可吸附陰離離子，對氟有有極大的選擇擇性，大于9.5時可吸附陽離離子。除氟用用的活性氧化化鋁為白色顆顆粒狀多孔吸吸附劑，有較較大的表面積積?；钚匝趸X在在使用前進行行活化，活化化反應(yīng)為：除氟時的反應(yīng)應(yīng)為：活性氧化鋁失失去除氟能力力后，可用1%～2%濃度的硫酸鋁鋁溶液再生，，再生反應(yīng)為為：吸附容量是指指每1g活性氧化鋁所所能吸附氟的的重量，一般般為1.2~4.5mgF／g。AI2O3與原水的氟濃濃度、pH值、活性氧化化鋁的顆粒大大小、接觸時時間等因素有有關(guān)。原水的的氟濃度高，，則吸附容量量大；原水的的pH值在5~8之間吸附量大大，以5.5為最佳；我國國多將pH值控制在6.5~7.0之間；顆粒小小，吸附容量量大，且再生生容易，考慮慮反洗時小顆顆粒易流失，，一般選用粒粒徑為1~3mm；接觸時間長長，吸附容量量大，一般都都在15min以上。固定床是指在操作過過程中吸附劑劑固定填放在在吸附設(shè)備中中，是水處理理吸附工藝中中最常用的一一種方式?；钚匝趸X過過濾法除氟工工藝比較簡單單，一般采用用固定床，濾層厚度為為1.1~1.5m，濾速為3~6m／h，當運行至濾濾料失效，即即進行反洗，，使濾層膨脹脹率為30%~50%，去除濾層中中的懸浮物后后，進行再生生。再生劑可可用硫酸鋁或或NaOH溶液，其濃度度和用量應(yīng)通通過試驗確定定，再生時間間一般為1.0~1.5h，再生后須用用除氟水反洗洗，然后進水水除氟至出水水合格為正式式運行開始。。2、骨炭過濾法法骨炭是由獸骨燃燒燒去掉有機質(zhì)質(zhì)的產(chǎn)品，主主要成分是磷磷酸三鈣和炭炭，起除氟作作用的是磷酸酸三鈣，因此此又稱磷酸三三鈣過濾法。。關(guān)于骨炭中中磷酸三鈣的的分子式，國國外認為是Ca3(PO4)2·CaCO3，國國內(nèi)內(nèi)認認為為是是Ca10(PO4)6(OH)2。除除氟氟反反應(yīng)應(yīng)為為：：當原原水水氟氟含含量量量量高高時時，，由由于于反反應(yīng)應(yīng)向向右右進進行行氟氟被被去去除除。。骨炭炭已已推推薦薦于于發(fā)發(fā)展展中中國國家家飲飲水水除除氟.但由由于于骨骨炭炭易易溶溶于于酸酸,只能能在在pH7左右右運運行行,而且且磨磨耗耗較較大大,美國國從從1971年起起停停止止使使用用.我國國目目前前應(yīng)應(yīng)用用骨骨炭炭除除氟劑的的數(shù)數(shù)量量僅僅次次于于活活性性氧氧化化鋁鋁。。由由于于動動物物骨骨骼骼的的來來源源及及加加工工方方法法不不同同,各種種骨骨炭炭對對氟的吸吸收收特特性性有有很很大大的的差差異異.對比比黑黑色色、、灰灰色色和和白白色色骨骨炭炭的的除除氟效果果以以黑黑色色骨骨炭炭最最為為有有效效骨炭炭吸吸附附一一定定時時間間后后需需再生生，再再生生時時間間間間隔隔需需根根據(jù)據(jù)骨骨炭炭填填充充量量進進行行核核算算，，再再生生利利用用質(zhì)質(zhì)量量分