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錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗(yàn)裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程

作者來(lái)源:gysxlc       發(fā)布時(shí)間: 2015/1/29 17:29:14    標(biāo)簽:錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗(yàn)裝置及方法 錳砂濾料除鐵除錳試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程
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錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗(yàn)裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程

錳砂濾料除鐵除錳水處理試驗(yàn)裝置及方法,錳砂濾料除鐵除錳試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程

通過(guò)近些年來(lái)地下水除鐵除錳的相關(guān)文獻(xiàn),以生物法除鐵除錳技術(shù)理論為基礎(chǔ),結(jié)合《除鐵除錳生物濾層最優(yōu)化厚度的探求》和《無(wú)煙煤濾料在生物除鐵除錳水廠中的應(yīng)用》兩篇文章為參考依據(jù)。根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50013-20062006)中第9.6.4節(jié)規(guī)定,“當(dāng)原水含鐵量低于6mg/l、含錳量低于1.5mg/l時(shí),可采用:原水曝氣——單級(jí)過(guò)濾”處理工藝。為保證工程設(shè)計(jì)可靠性、經(jīng)濟(jì)性,并為實(shí)際運(yùn)行提供合理的運(yùn)行參數(shù)。對(duì)錫市準(zhǔn)備新建的東水廠供水工程,水源為地下水,水質(zhì)為低鐵高錳,采用無(wú)煙煤濾料進(jìn)行水處理試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)試驗(yàn),濾池鐵錳去除率高達(dá)99%以上,出水水質(zhì)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞:地下水、生物除鐵除錳、曝氣量、濾速、濾料;錳砂無(wú)煙煤      

隨著生物除鐵除錳技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中優(yōu)越性的凸現(xiàn),在含鐵含錳地區(qū)越來(lái)越多的新建水廠采用了生物除鐵除錳技術(shù)。鐵錳氧化細(xì)菌是該技術(shù)的核心 ,而作為載體的濾料的性能則至關(guān)重要。錳砂濾料吸附容量大,曾是傳統(tǒng)除鐵除錳濾池的首選濾料 .但其機(jī)械強(qiáng)度低,比重大,價(jià)格高。石英砂濾料雖吸附強(qiáng)度不及錳砂 ,但機(jī)械強(qiáng)度高 ,比重和價(jià)格適中,被廣泛地應(yīng)用在生物除鐵除錳水廠。無(wú)煙煤的孔隙率高,比重小,價(jià)格低廉,從物理性質(zhì)上分析完全可以作為鐵錳氧化細(xì)菌的載體,其較高的孔隙率,可以提高濾層內(nèi)的生物量,比重小可以節(jié)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(biāo)準(zhǔn),其他各項(xiàng)指標(biāo)均滿足飲用水要求,所以需要對(duì)該地下水進(jìn)行除錳處理。  

一、試驗(yàn)裝置及方法;試驗(yàn)裝置采用有機(jī)玻璃濾柱模擬實(shí)際生產(chǎn)中的濾池。濾柱直徑為DN=150mm, 濾柱長(zhǎng)度由下至上分別由 500mm、1000mm、1000mm、1000mm四節(jié)濾柱法蘭連接組成。以粒徑分別為32~16、16~8|、8~4、4~2mm 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(wú)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(jīng)曝氣后水中的溶解氧能達(dá)到4~5mg/L,以滿足生物濾池運(yùn)行要求。在濾柱液面處有一根旁通管用來(lái)旁路多余的原水,并同時(shí)用來(lái)做為反沖洗的排水管。因?yàn)闉V柱進(jìn)水液面始終恒定不變,故濾后出水口采用水龍頭進(jìn)行流量控制。試驗(yàn)最初濾速控制為 5m/h。   

二、試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程;生物法除鐵錳濾柱的成熟需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使細(xì)菌固定在濾料上.總的說(shuō)來(lái)濾柱的成熟可以分為4個(gè)時(shí)期:015 d為適應(yīng)期,這一階段濾層幾乎無(wú)明顯除錳效果;15--30 d為第一活性增長(zhǎng)期,此時(shí)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(zhǎng)期,此時(shí)微生物數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定,出水錳逐漸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn);50 d后到達(dá)穩(wěn)定期,此時(shí)濾層完全成熟并且運(yùn)行穩(wěn)定。  試驗(yàn)運(yùn)行之前,對(duì)新裝濾柱進(jìn)行了反沖洗,反沖洗強(qiáng)度根據(jù)濾料膨脹高度,從10L/(m2·s)最終調(diào)到18 L/(m2·s),膨脹高度為500mm。試驗(yàn)從2012517日開(kāi)始,濾速控制為 5m/h。在試驗(yàn)開(kāi)始后的幾天里化驗(yàn)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(gè)周期運(yùn)行了20天,反沖洗無(wú)煙煤濾柱,歷時(shí)5分鐘,強(qiáng)度18L/(m2·s)。反沖洗時(shí)觀察,濾層反沖洗水并不臟,說(shuō)明源水水質(zhì)很好。第二個(gè)周期中,原水含錳量沒(méi)有因?yàn)橥>,停電等原因造成原水中錳含量出現(xiàn)大幅度變化。因?yàn)樵诘谝粋(gè)周期中,觀察反沖洗水并不臟,所以決定延長(zhǎng)運(yùn)行周期,該周期運(yùn)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(jìn)入活性增長(zhǎng)期,錳的去除率有了迅速的提高。到了第19天,經(jīng)化驗(yàn)除錳率已經(jīng)高達(dá)97%,出水含錳量在0.01mg/L,遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的0.1mg/L。之后又運(yùn)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(fā)黑,有些臟。在反沖洗的過(guò)程中,沖洗強(qiáng)度在1820 L/(m2·s)之間,沖洗歷時(shí)10分鐘。  第三個(gè)周期中,運(yùn)行工況與第二個(gè)周期一樣,但除錳效果從反沖后的第2天就開(kāi)始惡化,之后的幾天除錳效果沒(méi)有改善。通過(guò)比對(duì)第二個(gè)周期和第三個(gè)周期,1、原水水質(zhì)中含錳量沒(méi)有發(fā)生大的變化。2、運(yùn)行濾速均為5m/h3、跌水高度保持825mm不變。在這些條件未發(fā)生變化時(shí),只有在反沖洗的時(shí)候,提高了反沖洗強(qiáng)度和反沖時(shí)間。所以判斷,在微生物膜還沒(méi)有完全在濾料表面穩(wěn)定形成的時(shí)期,過(guò)高的反沖洗強(qiáng)度,會(huì)破壞微生物膜,使之從濾料表面菌膜脫落。  第四個(gè)周期中,吸取了之前的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),降低了無(wú)煙煤反沖洗強(qiáng)度, 濾料膨脹高度控制在100mm左右 歷時(shí)5分鐘,強(qiáng)度10L/(m2·s)。培養(yǎng)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(xì)菌對(duì)環(huán)境的要求所致.鐵錳細(xì)菌與載體接觸后,并不能立刻牢固地附著在其表面,若此時(shí)的濾速較大,相應(yīng)的水流剪切力也較大,會(huì)將剛剛附著在濾料表面的細(xì)菌沖刷下來(lái).所以在鐵錳細(xì)菌與載體表面接觸后需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境,保證他們能在載體表面有一定的停留時(shí)間,以使鐵、錳氧化細(xì)菌在載體表面牢固附著。為以后的生長(zhǎng)、繁殖創(chuàng)造條件.隨著濾層中微生物數(shù)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(shí)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(jù)以上理論,將運(yùn)行濾速由5米降到2米。但除錳效果并沒(méi)有取得良好的效果,反而出現(xiàn)了濾后水含錳量高于原水含錳量的情況。結(jié)合第二個(gè)運(yùn)行周期所取得的成效分析,鐵錳細(xì)菌生長(zhǎng)、繁殖與溶氧量、濾速等因素有關(guān),同于微生物的生長(zhǎng)還需要一個(gè)特定的水質(zhì)環(huán)境,為微生物的成長(zhǎng)創(chuàng)造一些必須的營(yíng)養(yǎng)元素,如碳、氮、磷等。降低了運(yùn)行濾速,延長(zhǎng)了原水在載體表面的停留時(shí)間,從而改變了生物膜生長(zhǎng)環(huán)境。通過(guò)試驗(yàn),低濾速顯然影響到了生物膜的生長(zhǎng)環(huán)境。第四個(gè)運(yùn)行周期運(yùn)行21天,反沖洗 歷時(shí)5分鐘,強(qiáng)度10L/(m2·s)。

第五個(gè)周期中,將濾速直接提升至7m/h,進(jìn)行嘗試性運(yùn)行,運(yùn)行后第三天采水樣化驗(yàn),除錳率高達(dá)98%。之后幾天的化驗(yàn)結(jié)果也很理想。運(yùn)行一個(gè)星期后,將濾速調(diào)高到8m/h。該周期運(yùn)行了17天,反沖洗 歷時(shí)5分鐘,強(qiáng)度10L/(m2·s)。 

第六個(gè)周期從201294日開(kāi)始,在肯定了濾料處于穩(wěn)定期后,對(duì)工況進(jìn)行了調(diào)整,運(yùn)行濾速8m/h的情況下,連續(xù)化驗(yàn)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(yàn)出水除錳效果依然很理想。又運(yùn)行一個(gè)星期后,將濾速調(diào)高到8m/h。第四個(gè)周期運(yùn)行了18天后結(jié)束。在第五個(gè)周期中,直接將濾速提升到12m/h,除錳始終保持在0.01mg/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。順利完成了生物法除鐵除錳試驗(yàn),為實(shí)際工程提供充足試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

三、試驗(yàn)總結(jié)在試驗(yàn)過(guò)程中;應(yīng)該遵循生物膜成熟所經(jīng)歷的幾個(gè)過(guò)程,在試驗(yàn)初期采用低濾速、弱反沖洗的運(yùn)行規(guī)則,才能取得良好的試驗(yàn)效果。經(jīng)過(guò)六個(gè)周期的運(yùn)行,生物膜基本上已經(jīng)很穩(wěn)定,之后將運(yùn)行周期減短為7天進(jìn)行反沖洗,反沖洗強(qiáng)度有所增加,由10L/(m2·s)提高到了18L/(m2·s),歷時(shí)5分鐘。經(jīng)化驗(yàn)濾后水質(zhì)依然很好。

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