8-地下水除鐵除錳課件

水質(zhì)工程學(xué)（上）——西安理工大學(xué)水電學(xué)院市政工程系第19章水的其它處理方法19.1地下水除鐵除錳水質(zhì)工程學(xué)（上）——西安理工大學(xué)水電學(xué)院市政工程系第19章119.1.1地下水除鐵含鐵含錳地下水水質(zhì)我國含鐵含錳地下水分布廣泛，《生活飲用水衛(wèi)生標準》規(guī)定：鐵＜0.3mg/L

錳＜0.1mg/L我國部分地區(qū)的地下水含鐵量多在5~15mg/L

含錳量多在0.5~2.0mg/L19.1.1地下水除鐵含鐵含錳地下水水質(zhì)2地下水除鐵方法1.曝氣氧化法空氣中的氧將Fe2+氧化成Fe3+，沉淀、過濾后→分離亞鐵氧化過程4Fe2++O2+2H2O=4Fe3++4OH-

1（氧化）Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+2（水解）將+4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+19.1.1地下水除鐵1212PH<5.5時，鐵的氧化速率是非常緩慢的。地下水除鐵方法19.1.1地下水除鐵1212PH<5.5時3除鐵所需的溶解氧量：

a—過剩溶氧系數(shù)，a=3~5。曝氣的目的：溶氧，散除CO2，提高pH，增大氧化速度；提高曝氣效果的方法是增大氣—水的接觸面積。曝氣的裝置：氣泡式曝氣裝置：將空氣以氣泡形式分散于水中。水氣射流泵曝氣裝置，壓縮空氣曝氣裝置、跌水曝氣裝置、葉輪表面曝氣裝置。19.1.1地下水除鐵除鐵所需的溶解氧量：19.1.1地下水除鐵4噴淋式曝氣裝置：將水以水滴或水膜形式分散于空氣中。蓮蓬頭或穿孔管曝氣裝置：宜設(shè)于室外。下部有集水池。板條式曝氣塔：填料不易堵塞，適用于高含鐵地下水的曝氣。曝氣接觸曝氣塔：鐵質(zhì)沉積于填料表面，對二價鐵有接觸催化作用。填料易堵塞，適用于含鐵量不高于10mg/L的地下水曝氣。機械通風(fēng)式曝氣塔：曝氣效果好，木板條填料不易為鐵質(zhì)堵塞，適用于高含鐵地下水的曝氣。19.1.1地下水除鐵噴淋式曝氣裝置：將水以水滴或水膜形式分散于空氣中。19.1.519.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵619.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵719.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵819.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵9接觸式曝氣塔1—焦炭層；2—浮球閥板條式曝氣塔機械通風(fēng)式曝氣塔19.1.1地下水除鐵接觸式曝氣塔板條式曝氣塔機械通風(fēng)式曝氣塔19.1.1地下水1019.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵112.氯氧化法氯是比氧更強的氧化劑，氯與二價鐵的反應(yīng)式：含鐵地下水經(jīng)加氯氧化后，通過絮凝、沉淀和過濾以去除水中生成的Fe(OH)3?？筛鶕?jù)水中含鐵量的多少，對工藝進行取舍。19.1.1地下水除鐵2.氯氧化法19.1.1地下水除鐵123.接觸過濾氧化法以溶解氧為氧化劑，以固體催化劑為濾料，加速二價鐵的氧化。含鐵地下水經(jīng)曝氣后，進入濾池，二價鐵先被吸附在濾料表面，后被氧化，氧化生成物（氫氧化鐵覆蓋膜）作為新的催化劑參與反應(yīng)。自催化反應(yīng)。曝氣催化氧化過濾原水凈化水19.1.1地下水除鐵3.接觸過濾氧化法曝催化氧原水凈化水19.1.1地下水除13凈化水高鐵水新型除鐵除錳凈水過濾介質(zhì)SS濾料19.1.1地下水除鐵凈化水高鐵水14地下水除鐵工藝流程（1）空氣自然氧化法（2）氯氧化法（3）接觸氧化法曝氣沉淀池濾池Cl2除鐵水原水絮凝池沉淀池濾池Cl2除鐵水原水(Fe＞2mg/L)PAC曝氣裝置接觸過濾池Cl2除鐵水原水19.1.1地下水除鐵地下水除鐵工藝流程曝氣沉淀池濾池Cl2除鐵水原水絮凝池15空氣自然氧化法：不需投加藥劑，濾池負荷低，運行穩(wěn)定，原水含鐵量高時仍可采用。但不適合于溶解性硅酸含量較高及高色度地下水。氯氧化法：適用于一切地下水。當(dāng)Fe2+量較低時，可取消沉淀池、絮凝池。缺點：形成的泥渣難以濃縮、脫水。接觸氧化法：不需投藥、流程短、出水水質(zhì)好，但不適用于含還原性物質(zhì)多及色度高的原水。19.1.1地下水除鐵空氣自然氧化法：不需投加藥劑，濾池負荷低，運行穩(wěn)定，原水含鐵16鐵和錳化學(xué)性質(zhì)相似，常共存于地下水中，但鐵的氧化還原電位低于錳，更容易被空氣中的氧氣氧化，相同PH值時二價鐵比二價錳的氧化速率快，以致影響二價錳的氧化，因此地下水除錳比除鐵困難。19.1.2地下水除錳鐵和錳化學(xué)性質(zhì)相似，常共存于地下水中，但鐵的氧化還原電位低于17地下水除錳方法地下水中的錳以二價形態(tài)存在，錳不能被溶解氧氧化，也難于被氯直接氧化。工程上采用的方法：高錳酸鉀氧化法、氯接觸氧化法和生物固錳除錳法。1.高錳酸鉀氧化法：氧化性比氯強，由二價→四價19.1.2地下水除錳地下水除錳方法地下水中的錳以二價形態(tài)存在，錳不能被溶解氧氧化18地下水除錳方法2.氯接觸過濾法：含Mn2+的地下水投氯后，流經(jīng)包覆著MnO(OH)2的濾層，①Mn2+被MnO(OH)2吸附；②在MnO(OH)2的催化作用下，被氯氧化為Mn4+；③Mn4+與濾料表面原有的MnO(OH)2形成化學(xué)結(jié)合物—新生的MnO(OH)2；④新生的MnO(OH)2具有催化作用，催化氯對Mn2+氧化反應(yīng)。濾料表面發(fā)生：吸附反應(yīng)再生反應(yīng)交替循環(huán)，完成除錳過程。濾料：天然錳砂，對Mn2+吸附能力強。19.1.2地下水除錳地下水除錳方法2.氯接觸過濾法：19.1.2地下水除錳193.生物固錳除錳法：在pH值中性范圍內(nèi)，依靠Mn2+氧化菌氧化作用。Mn2+吸附在細菌表面，在細菌胞外酶的催化作用下氧化成Mn4+。含錳地下水經(jīng)曝氣充氧后，進入生物除錳濾池，濾池須接種除錳菌、培養(yǎng)、馴化。曝氣采用跌水曝氣等簡單的充氧方式。地下水除錳方法19.1.2地下水除錳3.生物固錳除錳法：地下水除錳方法19.1.2地下水除錳20地下水除錳工藝流程（1）高錳酸鉀氧化法（2）氯接觸過濾法（3）生物固錳除錳法濾池Cl2除錳水原水絮凝池沉淀池濾池KMnO4除錳水原水曝氣裝置生物除錳過濾池空氣除錳水原水19.1.2地下水除錳地下水除錳工藝流程濾池Cl2除錳水原水絮凝池沉淀池濾池21

影響除鐵除錳的主要因素1）鐵錳相互干擾地下水中同時含有Fe2+和Mn2+。2）水中溶解硅酸的影響地下水中含有溶解性硅酸，其含量對曝氣氧化除鐵有明顯影響。因為溶解性硅酸能與Fe(OH)3的表面結(jié)合，形成穩(wěn)定的高分子。生成Fe(OH)3粒徑小，凝聚困難。19.1地下水除鐵除錳影響除鐵除錳的主要因素1）鐵錳相互干擾19.1地下水除鐵223）水的pH值高，有利于向鐵錳的氧化方向進行，pH值高，除錳容易。接觸氧化除鐵，水的pH在6.0以上，接觸氧化除錳，水的pH在7.0以上。4）有機物的影響作為吸附劑和催化劑的熟砂濾料表面，當(dāng)吸附了有機質(zhì)后，降低了濾料的催化作用和氧化再生能力。排除方法：在濾前水中連續(xù)加氯。19.1地下水除鐵除錳3）水的pH值高，有利于向鐵錳的氧化方向進19.1地下23除鐵除錳工藝流程以氯為氧化劑，根據(jù)Fe2+與Mn2+氧化還原電位的差異，先用氯氧化除鐵，再用氯接觸過濾除錳（2）先以空氣為氧化劑經(jīng)接觸過濾除鐵，再投氯用氯接觸過濾除錳。19.1地下水除鐵除錳絮凝池沉淀池除鐵濾池Cl2除鐵除錳水含鐵含錳原水硫酸鋁除錳濾池（1）除鐵濾池空氣除鐵除錳水含鐵含錳原水除錳濾池Cl2除鐵除錳工藝流程以氯為氧化劑，根據(jù)Fe2+與Mn2+氧化還24除鐵除錳工藝流程先以空氣接觸過濾除鐵，再用高錳酸鉀接觸過濾除錳。（4）以空氣為氧化劑的接觸過濾除鐵和生物固錳除錳相結(jié)合工藝。生物濾池存在著除錳菌為核心的微生物，除鐵氧化機制：接觸氧化。19.1地下水除鐵除錳（3）除鐵濾池空氣除鐵除錳水含鐵含錳原水除錳濾池KMnO4除鐵除錳水曝氣含鐵含錳原水生物除鐵除錳濾池除鐵除錳工藝流程先以空氣接觸過濾除鐵，再用高錳酸鉀接觸過濾25除鐵除錳濾池1.濾池型式的選擇普通快濾池：大中型水廠壓力濾池：中小型水廠雙級壓力濾池—兩級過濾一體化上層除鐵，下層除錳，工作性能穩(wěn)定，處理效果良好，適用于鐵錳中等含量的水廠。19.1地下水除鐵除錳1—來水管；2、4—進水和反沖洗排水管；3、5—配水管；7—排氣管；8—隔板；除鐵除錳濾池1.濾池型式的選擇19.1地下水除鐵除錳12619.1地下水除鐵除錳19.1地下水除鐵除錳2719.1地下水除鐵除錳19.1地下水除鐵除錳28除鐵除錳濾料除一般要求外，要對鐵和錳有較大的吸附容量和較短的“成熟”期。常用濾料：石英砂、無煙煤、天然錳砂曝氣氧化法除鐵中——石英砂和無煙煤；接觸氧化除鐵中——優(yōu)先選用天然錳砂，過濾初期出水水質(zhì)好。接觸氧化除錳中——優(yōu)先選用馬山錳砂，樂平錳砂、湘潭錳砂，成熟期短，容量大，過濾初期出水水質(zhì)好。19.1地下水除鐵除錳除鐵除錳濾料除一般要求外，要對鐵和錳有較大的吸附容量和較短29水質(zhì)工程學(xué)（上）——西安理工大學(xué)水電學(xué)院市政工程系第19章水的其它處理方法19.1地下水除鐵除錳水質(zhì)工程學(xué)（上）——西安理工大學(xué)水電學(xué)院市政工程系第19章3019.1.1地下水除鐵含鐵含錳地下水水質(zhì)我國含鐵含錳地下水分布廣泛，《生活飲用水衛(wèi)生標準》規(guī)定：鐵＜0.3mg/L

錳＜0.1mg/L我國部分地區(qū)的地下水含鐵量多在5~15mg/L

含錳量多在0.5~2.0mg/L19.1.1地下水除鐵含鐵含錳地下水水質(zhì)31地下水除鐵方法1.曝氣氧化法空氣中的氧將Fe2+氧化成Fe3+，沉淀、過濾后→分離亞鐵氧化過程4Fe2++O2+2H2O=4Fe3++4OH-

1（氧化）Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+2（水解）將+4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+19.1.1地下水除鐵1212PH<5.5時，鐵的氧化速率是非常緩慢的。地下水除鐵方法19.1.1地下水除鐵1212PH<5.5時32除鐵所需的溶解氧量：

a—過剩溶氧系數(shù)，a=3~5。曝氣的目的：溶氧，散除CO2，提高pH，增大氧化速度；提高曝氣效果的方法是增大氣—水的接觸面積。曝氣的裝置：氣泡式曝氣裝置：將空氣以氣泡形式分散于水中。水氣射流泵曝氣裝置，壓縮空氣曝氣裝置、跌水曝氣裝置、葉輪表面曝氣裝置。19.1.1地下水除鐵除鐵所需的溶解氧量：19.1.1地下水除鐵33噴淋式曝氣裝置：將水以水滴或水膜形式分散于空氣中。蓮蓬頭或穿孔管曝氣裝置：宜設(shè)于室外。下部有集水池。板條式曝氣塔：填料不易堵塞，適用于高含鐵地下水的曝氣。曝氣接觸曝氣塔：鐵質(zhì)沉積于填料表面，對二價鐵有接觸催化作用。填料易堵塞，適用于含鐵量不高于10mg/L的地下水曝氣。機械通風(fēng)式曝氣塔：曝氣效果好，木板條填料不易為鐵質(zhì)堵塞，適用于高含鐵地下水的曝氣。19.1.1地下水除鐵噴淋式曝氣裝置：將水以水滴或水膜形式分散于空氣中。19.1.3419.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵3519.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵3619.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵3719.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵38接觸式曝氣塔1—焦炭層；2—浮球閥板條式曝氣塔機械通風(fēng)式曝氣塔19.1.1地下水除鐵接觸式曝氣塔板條式曝氣塔機械通風(fēng)式曝氣塔19.1.1地下水3919.1.1地下水除鐵19.1.1地下水除鐵402.氯氧化法氯是比氧更強的氧化劑，氯與二價鐵的反應(yīng)式：含鐵地下水經(jīng)加氯氧化后，通過絮凝、沉淀和過濾以去除水中生成的Fe(OH)3?？筛鶕?jù)水中含鐵量的多少，對工藝進行取舍。19.1.1地下水除鐵2.氯氧化法19.1.1地下水除鐵413.接觸過濾氧化法以溶解氧為氧化劑，以固體催化劑為濾料，加速二價鐵的氧化。含鐵地下水經(jīng)曝氣后，進入濾池，二價鐵先被吸附在濾料表面，后被氧化，氧化生成物（氫氧化鐵覆蓋膜）作為新的催化劑參與反應(yīng)。自催化反應(yīng)。曝氣催化氧化過濾原水凈化水19.1.1地下水除鐵3.接觸過濾氧化法曝催化氧原水凈化水19.1.1地下水除42凈化水高鐵水新型除鐵除錳凈水過濾介質(zhì)SS濾料19.1.1地下水除鐵凈化水高鐵水43地下水除鐵工藝流程（1）空氣自然氧化法（2）氯氧化法（3）接觸氧化法曝氣沉淀池濾池Cl2除鐵水原水絮凝池沉淀池濾池Cl2除鐵水原水(Fe＞2mg/L)PAC曝氣裝置接觸過濾池Cl2除鐵水原水19.1.1地下水除鐵地下水除鐵工藝流程曝氣沉淀池濾池Cl2除鐵水原水絮凝池44空氣自然氧化法：不需投加藥劑，濾池負荷低，運行穩(wěn)定，原水含鐵量高時仍可采用。但不適合于溶解性硅酸含量較高及高色度地下水。氯氧化法：適用于一切地下水。當(dāng)Fe2+量較低時，可取消沉淀池、絮凝池。缺點：形成的泥渣難以濃縮、脫水。接觸氧化法：不需投藥、流程短、出水水質(zhì)好，但不適用于含還原性物質(zhì)多及色度高的原水。19.1.1地下水除鐵空氣自然氧化法：不需投加藥劑，濾池負荷低，運行穩(wěn)定，原水含鐵45鐵和錳化學(xué)性質(zhì)相似，常共存于地下水中，但鐵的氧化還原電位低于錳，更容易被空氣中的氧氣氧化，相同PH值時二價鐵比二價錳的氧化速率快，以致影響二價錳的氧化，因此地下水除錳比除鐵困難。19.1.2地下水除錳鐵和錳化學(xué)性質(zhì)相似，常共存于地下水中，但鐵的氧化還原電位低于46地下水除錳方法地下水中的錳以二價形態(tài)存在，錳不能被溶解氧氧化，也難于被氯直接氧化。工程上采用的方法：高錳酸鉀氧化法、氯接觸氧化法和生物固錳除錳法。1.高錳酸鉀氧化法：氧化性比氯強，由二價→四價19.1.2地下水除錳地下水除錳方法地下水中的錳以二價形態(tài)存在，錳不能被溶解氧氧化47地下水除錳方法2.氯接觸過濾法：含Mn2+的地下水投氯后，流經(jīng)包覆著MnO(OH)2的濾層，①Mn2+被MnO(OH)2吸附；②在MnO(OH)2的催化作用下，被氯氧化為Mn4+；③Mn4+與濾料表面原有的MnO(OH)2形成化學(xué)結(jié)合物—新生的MnO(OH)2；④新生的MnO(OH)2具有催化作用，催化氯對Mn2+氧化反應(yīng)。濾料表面發(fā)生：吸附反應(yīng)再生反應(yīng)交替循環(huán)，完成除錳過程。濾料：天然錳砂，對Mn2+吸附能力強。19.1.2地下水除錳地下水除錳方法2.氯接觸過濾法：19.1.2地下水除錳483.生物固錳除錳法：在pH值中性范圍內(nèi)，依靠Mn2+氧化菌氧化作用。Mn2+吸附在細菌表面，在細菌胞外酶的催化作用下氧化成Mn4+。含錳地下水經(jīng)曝氣充氧后，進入生物除錳濾池，濾池須接種除錳菌、培養(yǎng)、馴化。曝氣采用跌水曝氣等簡單的充氧方式。地下水除錳方法19.1.2地下水除錳3.生物固錳除錳法：地下水除錳方法19.1.2地下水除錳49地下水除錳工藝流程（1）高錳酸鉀氧化法（2）氯接觸過濾法（3）生物固錳除錳法濾池Cl2除錳水原水絮凝池沉淀池濾池KMnO4除錳水原水曝氣裝置生物除錳過濾池空氣除錳水原水19.1.2地下水除錳地下水除錳工藝流程濾池Cl2除錳水原水絮凝池沉淀池濾池50

影響除鐵除錳的主要因素1）鐵錳相互干擾地下水中同時含有Fe2+和Mn2+。2）水中溶解硅酸的影響地下水中含有溶解性硅酸，其含量對曝氣氧化除鐵有明顯影響。因為溶解性硅酸能與Fe(OH)3的表面結(jié)合，形成穩(wěn)定的高分子。生成Fe(OH)3粒徑小，凝聚困難。19.1地下水除鐵除錳影響除鐵除錳的主要因素1）鐵錳相互干擾19.1地下水除鐵513）水的pH值高，有利于向鐵錳的氧化方向進行，pH值高，除錳容易。接觸氧化除鐵，水的pH在6.0以上，接觸氧化除錳，水的pH在7.0以上。4）有機物的影響作為吸附劑和催化劑的熟砂濾料表面，當(dāng)吸附了有機質(zhì)后，降低了濾料的催化作用和氧化再生能力。排除方法：在濾前水中連續(xù)加氯。19.1地下水除鐵除錳3）水的pH值高，有利于向鐵錳的氧化方向進19.1地下52除鐵除錳工藝流程以氯為氧化劑，根據(jù)Fe2+與M