一、除鐵、除錳工藝

(一)地下水除鐵

一般采用接觸氧化法或曝氣氧化法。當(dāng)受到硅酸鹽影響時(shí)，應(yīng)采用接觸氧化法。

接觸氧化法的工藝:原水曝氣一→接觸氧化一→過(guò)濾。接觸氧化法曝氣后，水的pH值宜達(dá)到6.0以上。

曝氣氧化法的工藝:原水曝氣一→氧化一→過(guò)濾。曝氣氧化法曝氣后，水的pH值宜達(dá)到7.0以上。                                                                                                                                                                 

(二)地下水除錳

宜采用接觸氧化法，其工藝流程應(yīng)根據(jù)下列條件確定：

當(dāng)原水含鐵量低于2. 0mg/L、含錳量低于1. 5mg/L時(shí)，可采用:原水曝氣一→單級(jí)過(guò)濾除鐵、除錳。

當(dāng)原水含鐵量或含錳量超過(guò)上述數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定必要時(shí)可采用:原水曝氣一→氧化一→次過(guò)濾除鐵一→二次過(guò)濾除錳。

當(dāng)除鐵受硅酸鹽影響時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。必要時(shí)可采用:原水曝氣一爭(zhēng)一次過(guò)濾除鐵(接觸氧化)一曝氣卜今二次過(guò)濾除錳。

注 (1)除錳濾池濾前水的pH值宜達(dá)到7.5以上。

  (2)二次過(guò)濾除錳濾池的濾前水含鐵量宜控制在0. 5mg/L以下。

(三)苦咸水的除鐵、除錳

一般含鹽量為苦咸水范圍的某些井水是呈還原態(tài)的，這類(lèi)水源的典型特點(diǎn)是含有二價(jià)鐵離子和錳離子，如果對(duì)這類(lèi)水源進(jìn)行加氯處理，然后進(jìn)行脫氯處理或水中含氧量達(dá)到5 X 10-6以上，二價(jià)鐵就會(huì)轉(zhuǎn)化成三價(jià)鐵，并形成難溶性的膠體氫氧化物顆粒，下面為亞鐵和錳的氧化反應(yīng)

4Fe(HCO3)2+O2+2H20一→4Fe (OH)3+8CO2

4Mn (HC03)2+O2+2H20一→4Mn (OH)3+8C02

因?yàn)殍F氧化發(fā)生的pH值更低，使得鐵污堵出現(xiàn)的頻率比錳污堵要高得多。即使SDI,。小于5，反滲透和納濾進(jìn)水中的亞鐵含量低于0. 1mg/L，仍會(huì)出現(xiàn)污堵問(wèn)題。由于FeCO3的溶度極低，而Fee+的濃度則受到FeCO3溶解度的制約，通常堿度低的水源含鐵的濃度比堿度高的水源要高。

在膜處理系統(tǒng)中，引起膜面上沉積可溶性的二價(jià)鐵和相關(guān)三價(jià)鐵的污染物的可能情況為:

(1)氧氣進(jìn)人到含二價(jià)鐵的進(jìn)水中;

(2)高堿度水源形成FeC03;

(3)鐵與硅反應(yīng)形成難溶性的硅鐵鹽;

(4)受鐵還原細(xì)菌氧化作用影響，將會(huì)加劇生物膜的滋生和鐵垢的沉積;

(5)由含鐵絮凝劑轉(zhuǎn)變引起的膠體狀鐵;

(6)來(lái)自鋼管或其他部件腐蝕產(chǎn)生的沉淀;

(7)含二價(jià)鐵的水源與含H2S的水源混合，形成黑色難溶硫化鐵。

處理這類(lèi)水源的一種方法是防止整個(gè)系統(tǒng)與空氣或任何氧化劑(如氯)的接觸，低pH值有利于抑制Fe 2+的氧化，當(dāng)pH<6,氧小于0. 5mg/L時(shí)，大允許Fe 2+濃度為4mg/L。

除去亞鐵或鐵離子以及防止鐵污堵的方法:

(1)采用陽(yáng)樹(shù)脂軟化�？梢匀コ�水中溶解狀鐵，脫除效率取決于鐵的種類(lèi)，F(xiàn)e2十和Fe3+可以十分有效的被強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂吸附，但當(dāng)進(jìn)水中的含量超過(guò)0. 05 X 10-6時(shí)，會(huì)污染離子交換樹(shù)脂并對(duì)樹(shù)脂有催化降解作用。膠體或有機(jī)物一鐵復(fù)合物通常完全不能被離子交換所吸附，仍殘留在離子交換出水中，其顆粒的大小、離子交換運(yùn)行流速和離子交換床層深度決定了它們能否被樹(shù)脂本身過(guò)濾掉。當(dāng)處理亞鐵含量高的水源時(shí)，必須關(guān)注鐵污堵，添加焦亞硫酸鈉可以防止樹(shù)脂受鐵的污染。

(2)絮凝。在線絮凝可以脫除亞鐵。

(3)阻垢劑。一些阻垢劑對(duì)防止F。污棘效，大允許Fe含量因阻垢劑成分的不同而不同。

(4)先氧化后介質(zhì)過(guò)濾，經(jīng)過(guò)氧化反應(yīng)和緊接的過(guò)濾可以除去鐵和錳。為了提高脫除效率，常常采用高錳酸鉀或Cl02氧化二價(jià)錳。

1)充氣。利用空氣可以將溶解態(tài)鐵轉(zhuǎn)化成難溶性鐵，但當(dāng)水中含有高濃度的二氧化碳時(shí)，會(huì)形成非常微小的膠體狀鐵沉淀，過(guò)濾脫除十分困難。

2)2)加氯處理。次氯酸鈉或漂白粉投加到進(jìn)水中用于將Fe2+氧化成F e3+，經(jīng)氧化的進(jìn)水再通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器將Fe3十過(guò)濾掉。

(5，同步氧化過(guò)濾。通過(guò)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，采用能氧化將Fe2+的過(guò)濾介質(zhì)，可以使氧化和過(guò)濾同時(shí)完成，錳砂就是這類(lèi)粒狀介質(zhì)。干燥狀態(tài)時(shí)，錳砂為海綠礦石，當(dāng)其失去氧化能力時(shí)，可以用KMn04進(jìn)行再生。再生后投入運(yùn)行時(shí)，必須充分的沖洗掉KMn04，以防止其對(duì)膜的氧化損傷，當(dāng)水中的Fee十含量小于2mg/L時(shí)，可采用這一工藝過(guò)程;當(dāng)水源Fe z+含量高時(shí)，KMn04應(yīng)連續(xù)不斷的加人到錳砂過(guò)濾器進(jìn)水中，但應(yīng)注意，必須采用有效防范措施，確保KMn04不會(huì)接觸到膜面上，例如可以在錳砂過(guò)濾器之后安裝活性炭過(guò)濾器。

(6)氧化一MF/UF過(guò)濾。經(jīng)過(guò)氧化形成的鐵和錳顆粒可以經(jīng)過(guò)MF/UF除去。當(dāng)不在原水中投加絮凝劑和阻垢劑時(shí)，一般允許進(jìn)水中鐵、錳和鋁的指標(biāo)如表2-23所示。

(四)曝氣一石灰處理

     在我國(guó)東北地區(qū)地下水因堿度高，鐵和錳的含量以及硬度、總?cè)芙夤腆w均超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)。采用曝氣一石灰處理可改善水質(zhì)，其系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2-42.

    石灰溶液投加在混合池中，采用一級(jí)跌水曝氣(跌水高度1. 0m) o絮凝采用網(wǎng)格絮凝池，絮凝時(shí)間為20min。沉淀采用斜管沉淀池，水在斜管內(nèi)上升流速為2m/s,濾池流速為7m/h。根據(jù)試驗(yàn)和實(shí)踐運(yùn)行結(jié)果，鐵、錳以及硬度、溶解固體的含量隨著pH值提高而降低;基本情況可參考在中等堿度的水中，鐵與pH值的函數(shù)關(guān)系，見(jiàn)圖2-43. FeCO3在pH8. 3時(shí)及Fe (OH) 2在pH10. 2時(shí)溶解度低;對(duì)于MnCO3與Mn (OH)2,溶解度在pH為9.2與11.5左右時(shí)低。 

采用曝氣一石灰處理后水質(zhì)變化見(jiàn)表2-24。

運(yùn)行中在石灰溶液投加后pH值調(diào)整在9.7左右，經(jīng)曝氣后投加助凝劑0. 3~0. 5mg /L的聚丙烯酞胺。在高pH條件下，聚丙烯酞胺的助凝效果好，生成的絮狀物顆粒大，沉淀效果好，減輕了濾池的負(fù)荷。