Fe~(2+)对单级除铁除锰滤池除锰成熟期的影响

以哈尔滨某地含高浓度铁锰地下水为处理对象,研究了进水Fe~(2+)浓度对单级非均匀级配石英砂滤料除铁除锰滤柱启动期间成熟期的影响。试验中,Fe~(2+)和Mn~(2+)可被单级滤柱相继去除,滤柱上层是棕褐色的除铁层,滤柱下层为黑褐色的除锰层,进水中的Fe~(2+)易于被去除,而Mn~(2+)的去除则受进水中Fe~(2+)浓度的影响。试验表明,锰质滤膜受Fe~(2+)污染可致滤膜中的锰被还原溶出,控制因素是锰膜对Fe~(2+)的单位吸附量,而非水中Fe~(2+)浓度。进水中Fe~(2+)浓度很低时,除锰成熟期较短(45 d),随着进水中Fe~(2+)浓度的增加,滤池中除铁层增厚,导致除锰层被压缩,除锰层中锰质活性滤膜受到Fe~(2+)污染的程度不断加重,滤池除锰成熟期显著延长。     

地下水源除铁锰滤池调试运行实践及思考

为了解决沈阳市辽中区西水厂出水锰含量长期超标问题,对该水厂除铁除锰滤池进行调试。采用扫洗、翻砂和添加10～15 cm成熟滤料等措施对滤池进行调试,68 d后出水Mn2+浓度低于0.1 mg/L,滤池恢复期为68 d;只采用扫洗、翻砂措施时,滤池恢复期为80 d;未进行调试滤池的出水锰浓度会逐渐升高,可达到0.48～0.61 mg/L,出水铁、锰不达标。用高压水枪对滤层表面进行扫洗和翻砂能够有效解决滤池堵塞问题,调试成熟且稳定以后的滤池过滤周期可达25～30h。水厂成功运行时滤池的平均滤速为7～14 m/h、反冲洗强度为11～12 L/(s·m2)、反冲洗时间为20～25 min、过滤周期为24 h,滤池出水水质能够达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求。     

接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺的净化效能

地下水是农村地区的重要水源,但存在处理设施管理水平低以及出水铁、锰浓度经常超标的现象,水质安全保障性差。研发出了一体化除铁除锰滤罐,并与超滤技术耦合形成接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺。近4个月的生产性运行结果表明,滤罐具有良好的除铁除锰效果,出水总铁和总锰的含量分别达到0.20和0.04 mg/L,对氨氮也有较好的去除效果。超滤出水总铁和总锰平均值分别为0.01和0.03 mg/L,浊度平均值达0.10 NTU,显著提高了除铁除锰滤罐出水水质的稳定性和保障率。在恒定膜通量为50 L/(m2·h)、过滤周期为45 min的条件下,超滤膜的跨膜压差平均增长率仅为0.26 kPa/d,膜污染得到了有效控制,实现了长期稳定运行。接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺的出水水质完全达到了《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)的要求,为今后超滤技术在地下水除铁除锰领域的应用提供了有益的参考。     

滤料特性对锰砂滤池启动期除铁除锰效能的影响

针对陕西某市地下水水厂改造工程中的锰砂滤料选择和锰砂滤池启动期的除铁除锰效果问题,分析了不同锰砂滤料的吸附特性,对比研究了不同滤料滤池在启动期与成熟期的除铁除锰特点及除污效能。结果表明,尽管不同产地锰砂滤料的二氧化锰含量和静态吸附容量有很大差异,但在30 d的启动期间,各种锰砂滤池始终具有良好的除浊和除铁除锰效果,均没有出现Mn~(2+)穿透现象,总铁和Mn~(2+)含量分别可降到0.03和0.05 mg/L以下,锰砂滤料特性差异没有造成锰砂滤池启动期的除铁除锰效果出现明显不同;石英砂或无烟煤滤池在启动期的第6天后即可逐渐产生除锰作用,约30 d后达到成熟期,出水Mn~(2+)含量趋于稳定。各种滤料组成的滤池在启动期的第4天后均出现了氨氮降解作用,在约12 d时可达到稳定的去除效果。对于石英砂/锰砂双层滤料滤池,在启动初期Mn~(2+)主要在锰砂滤层中得到去除;进入成熟期后,石英砂层具有了极好的除锰效果,氨氮去除效果也显著提高,各种污染物主要在石英砂滤层中被去除;总铁和浊度的去除与滤料种类、过滤阶段无明显相关性,启动初期和成熟期总铁和浊度在石英砂/锰砂滤层中的沿程去除规律没有明显变化。     

地下水中锰对接触氧化滤池快速启动的影响

在中试过滤系统中,采用化学氧化法快速启动接触氧化滤池,即KMn O_4氧化Fe~(2+)、Mn~(2+)生成铁锰氧化物并沉积在石英砂表面形成活性氧化膜,通过活性氧化膜的化学作用同步去除水中NH_4~+-N、Fe~(2+)和Mn~(2+)。探究了滤池启动初期进水中Mn~(2+)被KMn O_4氧化2 mg/L后的富余量对滤池启动时间的影响,考察了Mn~(2+)富余浓度为0、1和2 mg/L三种挂膜条件下启动的滤池去除NH_4~+-N、Fe~(2+)和Mn~(2+)的能力以及滤速对除污效果的影响,启动后期不再投加KMn O_4。在滤池启动初期,进水Mn~(2+)富余2 mg/L的启动时间(15 d)比Mn~(2+)没有富余的滤池启动时间(27 d)缩短了44.4%,首次将滤池启动期缩短至20 d以内,此后可同步去除进水中1.5 mg/L的NH_4~+-N、1mg/L的Fe~(2+)和2 mg/L的Mn~(2+)。在所研究的滤速范围内(6~10 m/h),滤池除污能力受滤速影响较小,Fe~(2+)、NH_4~+-N和Mn~(2+)在滤池中依次被去除;滤池能同步去除Fe~(2+)、NH_4~+-N和Mn~(2+)的最大浓度为1、2和2 mg/L,满足多数受污染地下水的处理需求。另外,在处理高浓度氨氮(2 mg/L)进水时,溶解氧是限制因素。     

除铁除锰生物滤层最优化厚度的研究

除铁除锰生物滤层的厚度对滤池除铁除锰效果有至关重要的影响，而地下水水质是确定除铁除锰生物滤层厚度的重要因素。实验室滤柱试验的结果表明：不同铁、锰含量的地下水，其适宜的生物滤层厚度不同。生产运行试验也证明了上述结论并进一步得出：对于铁、锰含量较低的地下水，滤层的适宜厚度为900～1000mm，而对于铁、锰含量较高的地下水，生物滤层相应地要增厚至1000～1300mm。     

pH值对滤池处理高浓度铁、锰及氨氮地下水的影响

以哈尔滨市某地高铁、高锰、高氨氮(平均浓度分别为15、1.0、2.2 mg/L)的地下水作为处理对象,通过调节其p H值分别为6.5、7.0和7.5,考察不同p H值条件下对铁、锰和氨氮的去除效果,并对填料的表面形态进行SEM和EDS分析。结果表明:p H值越高,滤池挂膜时间越短,对锰和氨氮的去除效能越好。在p H值为7.5、7.0和6.5时,滤池分别在第40、80和170天表现出去除氨氮的能力,80、110和190 d后不同p H值下的去除效果趋于一致,出水值维持在0.4~0.5 mg/L。p H值越高越有利于锰的去除,p H值为7.5时滤池出水锰含量均可达标;p H值为7.0的滤池也有一定的除锰能力,锰砂滤池出水为0.3 mg/L,石英砂出水为0.6 mg/L;p H值为6.5的滤池运行220 d后仍没有除锰效果。p H值对滤池除铁没有影响,运行150 d后,出水铁含量均在0.3 mg/L以下,除铁主要是依靠接触氧化作用。p H值越低则滤料表面铁含量越高,铁深入滤柱下层,干扰锰质活性滤膜的形成进而影响对锰的去除。     

地下水生物除锰效果及其影响因素

通过小试研究了DO、pH值和滤柱关闭等因素对地下水生物除锰的影响,探讨了氧化还原电位(ORP)与生物除锰的关系。结果表明,当出水DO从0.9mg/L增加到5.7mg/L,生物滤柱出水含锰量均小于0.05mg/L,且没有明显变化;当出水pH值为5～8.5时,出水含锰量<0.1mg/L,但当pH<5时,出水含锰量随进水pH值的降低而急剧增加;当ORP为430～720mV时,生物滤池具有良好的除锰效果;滤柱关闭28d对生物除锰效果的影响短暂、轻微。     

高铁高锰微污染地下水的生物同层净化研究

向经过曝气的高铁高锰深井地下水中加入生活污水以模拟微污染地下水,并考察了生物除铁除锰滤池对其的净化效果.滤柱高为2.7m,内径为60 mm,内装填除铁除锰能力已经成熟的锰砂,设计滤速为6 m/h.研究了去除有机物滤层的培养过程及在不同滤速下对各污染物的去除规律,结果表明:生物滤柱对微污染地下水具有良好的净化效果,其中,Fe的高效去除区间在滤层上部,Mn和有机物可以实现同层去除,高效去除区间在滤层中下部;当进水有机物浓度较高时,沿程的溶解氧浓度会逐渐降低,导致对CODMn和Mn的去除效果变差,此时应考虑在滤层中部或底部增加曝气来提高溶解氧.     

滤料粒径对地下水中铁、锰、氨氮、浊度去除效果的影响

滤料粒径是生物滤池设计的一个重要参数。采用滤料粒径分别为0. 8～1. 0、3～4、8～10 mm的3根成熟生物滤柱处理地下水,考察滤料粒径对铁、锰、氨氮、浊度去除效果的影响。结果表明,1^#、2^#、3^#滤柱出水的总铁平均浓度分别为0. 020、0. 037、0. 078 mg/L,锰平均浓度分别为0. 003 0、0. 005 1、0. 006 7 mg/L,氨氮平均浓度分别为0. 022、0. 030、0. 050 mg/L,浊度均值分别为0. 28、0. 69、1. 32 NTU,除3^#滤柱出水浊度不达标外,其余指标均满足国家标准。随着滤料粒径的增大,铁、锰、氨氮的沿程浓度明显升高,去除区域向下延伸,浊度主要在0～0. 4 m滤层被去除。     

生物除铁除锰滤池对As（V）的去除效果研究

采用人工配水模拟天然水体,考察了生物除铁除锰滤池对As（V）的去除性能。结果表明,当原水As（V）含量不高于200wg／L时,生物除铁除锰滤池对铁、锰的去除效果不受砷的影响,且As（V）去除率可达到95％以上,出水铁、锰及砷含量均满足标准限值要求;生物除铁除锰滤池对As（V）的去除主要发生在深度为0～660mm的滤层内;滤柱在反冲洗后,短时期内会出现砷、铁含量超标现象。     

净化低温微污染含铁锰地下水的工艺运行调试

分别采用高锰酸钾氧化、高锰酸钾联合液氯氧化净化低温(3~4℃)、含CODMn、氨氮、铁、锰地下水,但投产以来出厂水锰浓度一直难以达标,鉴于此进行了在滤池配水槽投加液氯同步去除CODMn、铁、锰及氨氮的调试运行研究。A系列4#滤池的氯接触氧化除锰、直接氧化除铁及CODMn、折点加氯去除氨氮的研究结果表明,投氯量为12 mg/L可使滤池出水CODMn、铁、锰、氨氮浓度同时达标。根据该池调试结果,对水厂原有加氯管线进行改造并进行全厂的生产性调试,运行数日后,出厂水CODMn、铁、锰、氨氮浓度均达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)要求。     

生物除锰滤池对砷(Ⅲ)的去除效果研究

砷是对人体有毒害作用的典型元素,且在水源水中普遍存在.为此人工配制了含As（Ⅲ）为0.05～0.25 mg/L、Mn2＋为0.5～3.0 mg/L的原水,并通过已培养成熟的生物除锰滤池进行过滤,分别考察了滤速为3、5、7 m/h时滤池对As（Ⅲ）及Mn2＋的去除效果.结果表明,在开始阶段由于受原水中As（Ⅲ）的影响,滤池的除锰能力有所下降,出水As（Ⅲ）也不能达标;经过15 d左右的运行培养后,滤池表现出了良好的除锰和除砷能力,出水As（Ⅲ）、Mn2＋浓度分别为0.02mg/L和0.05 mg/L左右.经过对不同取样口的水样进行检测,发现滤池的除砷能力集中在厚度为0～800 mm的滤层.     

生物固锰除锰机理与生物除铁除锰技术

在pH中性条件下生物接触滤层中Mn^2 的氧化是生物氧化，滤层中以除锰菌为核心的生物群系的平衡与稳定是除锰活性的基础。生物滤层不但可以同时氧化去除Fe^2 、Mn^2 ，而且对进入滤层前已氧化成Fe^3 的微细颗粒也有良好的截留作用。以此生物固锰除锰机制为基础开发了弱曝气、一级过滤的生物除铁除锰简缩流程，确定了相应的设计与运行参数并指导了沈阳市开发区生物除铁除锰水厂的设计与运行。投产一年多来出水水质良好，总铁为痕量，锰＜0．0.05mg/L。     

同步去除水中铁、锰、氨氮滤池的快速启动与运行控制

在中试规模条件下,采用化学氧化法快速启动催化氧化接触滤池,探究了滤池同步去除地下水中氨氮、铁、锰的能力以及污染物之间的交互作用,并考察了滤速及反冲洗条件对滤池运行效果的影响。在挂膜启动期间,采用扫描电镜对滤料表面的微观形态作了观察。结果表明:化学氧化法能有效缩短接触氧化滤池的启动时间,30 d左右实现同步去除铁、锰、氨氮工艺的快速启动和稳定运行;该工艺对氨氮、铁、锰具有良好的去除效果,铁优先于锰和氨氮被去除;进水氨氮浓度过高时,溶解氧浓度是限制其去除的主要因素;滤速和反冲洗条件的突然改变会降低系统的运行效果。试验条件下滤柱所能承受的最大氨氮、锰负荷分别为2.3和2.66 mg/L,满足多数受污染地下水的处理需求。     

生物除铁除锰滤池的快速启动研究

通过实验室模拟滤柱试验和生产运行实践,确定了制约生物除铁除锰滤池快速启动的主要因素,即原水水质、滤速和反冲洗参数,给出了实际生物除铁除锰滤池快速启动的方法,可供有关技术人员参考。     

生物除铁除锰滤层的溶解氧需求及消耗规律研究

针对高铁、高锰地下水中含有氨氮的问题,进行了生物除铁除锰过程中溶解氧需求及消耗规律的研究.结果表明:弱跌水曝气难以适应含氮地下水的净化对溶解氧的需求,在原水氨氮为1.2 mg/L、铁为15 mg/L、锰为1.5 mg/L左右的条件下,控制溶解氧>7.5 mg/L时,生物滤层才能培养成熟,出水锰离子浓度才能达标;过滤过程中溶解氧主要消耗在上部的45 cm滤层之内,用于铁的去除以及氨氮的硝化,下部除锰生物滤层能否得到充足的溶解氧是决定除锰成败的关键.     

含氯反冲洗水对微生物除锰效果的影响研究

针对在生产运行中用含氯反冲洗水冲洗除铁除锰滤池会导致去除效果变差的问题进行试验研究,考察了含氯反冲洗水对微生物除锰效果的影响。结果表明,含氯反冲洗水对滤池除锰效果具有较大的负作用,当有效氯浓度0.05 mg/L时,其对除锰细菌的影响较小;当有效氯浓度为0.05~0.07 mg/L时,其会改变除锰细菌的生活环境,降低其活性;而当有效氯浓度0.07mg/L时,其会抑制细菌的生长甚至杀死细菌。此外,随着反冲洗时间的延长,影响也会加大。     

地下水中氨氮、铁、锰的同步去除及其相互作用

在中试规模条件下,考察了接触催化氧化过滤工艺同步去除地下水中氨氮、铁、锰的效果,研究了三者在去除过程中的交互作用。结果表明:该工艺对原水中的氨氮、铁、锰具有良好的去除效果;铁优先于锰和氨氮被去除,提高进水亚铁离子浓度会导致除氨氮滤层向下迁移,出水氨氮浓度不达标,而铁离子对去除锰离子不产生影响的界限浓度为2 mg/L;提高进水锰离子浓度可以显著促进对高浓度氨氮的去除,表明锰质滤膜对氨氮的去除可能起到了催化氧化的作用。     

除铁锰滤池不同滤层对砷污染的强化去除研究

作为Z市供水水源的黄河侧渗水中砷含量呈现逐年升高的趋势,为强化除砷效果,在水厂现有除铁锰滤池中进行加药和表层滤料更换试验.生产性试验结果表明:除铁锰滤池不同厚度滤层对砷的去除效果不同,滤层厚度为80 cm时对总砷的去除率已经达到了60％左右,大部分砷通过表层20 cm滤料而得以去除.