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三亞地下水生物錳砂濾料除鐵錳有哪些工藝和理論

作者來源:admin       發(fā)布時間: 2013/12/6 9:33:22    標簽:生物 錳砂濾料
導讀:
地下水除鐵除錳的研究在國內已有較長的歷史。上世紀60年代初,我國實驗成功了天然錳砂濾料接觸氧化除鐵工藝,7年代確立了接觸氧化除鐵理論,80年代初,又開發(fā)了接觸氧化除錳工藝,并迅速在生產上應用推廣。90年代以來…

     地下水除鐵除錳的研究在國內已有較長的歷史。上世紀60年代初,我國實驗成功了天然錳砂濾料接觸氧化除鐵工藝,7年代確立了接觸氧化除鐵理論,80年代初,又開發(fā)了接觸氧化除錳工藝,并迅速在生產上應用推廣。90年代以來,國內外的學者對傳統(tǒng)的除鐵除錳機理提出了不同的看法,認為地下水中鐵細菌的生物作用是鐵錳去除的主要原因。生物除鐵除錳理論的提出,給除鐵除錳工藝帶來了很多新理論,加深對這些理論的認識,對科學研究和生產實踐都有重要的指導意義。
      1、 除鐵理論與工藝
鐵的常見化合價有十2價和十3價,地下水的氧化還原電位比較低,PH值在6.0~7.5之間,這種情況下鐵一般是以Fe2+的形式存在地下水中。鐵的氧化還原電位比氧低,易于被空氣中的氧所氧化,pH值對Fe2+的氧化速率有較大影響,在 pH>5.5的情況下,地下水的pH值每升高1.0,二價鐵的氧化速度就增大100倍〔1〕。
      1.1 空氣自然氧化除鐵
 建國初期,國內地下水除鐵大多采用的自然氧化除鐵工藝。其基本原理是曝氣充氧后將亞鐵氧化為三價鐵,經反應沉淀之后,過濾將其去除。前已述及,提高地下水的pH值能夠大大加快Fe2+氧化為Fe3+的速度。因此,空氣自然氧化工藝通常采用較大曝氣強度,在充氧的同時散除地下水中的游離CO2以提高pH值,曝氣后的pH值一般在7.0以上。盡管如此,空氣自然氧化除鐵工藝所需的停留時間仍較長,約2-3h,且由于三價鐵絮凝體較小。使Fe(OH)3膠體凝聚困難,影響氫氧化鐵的絮凝,難以從水中分離。在地下水堿度較低時,溶解性硅酸對除鐵效果影響尤為顯著。
      1.2 接觸催化氧化除鐵
 接觸氧化除鐵,地下水經過簡單曝氣要絮凝、沉淀而直接進入濾池,在錳砂濾料表面催化劑的作用下,亞鐵迅速地氧化為三價鐵,并被濾層截留而去除。由于催化劑的作用,只要處理水的pH值高于6.0,F(xiàn)e2+就能順利的氧化為Fe3+。我國絕大多數(shù)地下水pH值都是高于6.0的,F(xiàn)e2+的氧化均能迅速完成,這樣就可以簡化曝氣過程。曝氣只需要向水中充氧即可。接觸氧化除鐵工藝的構筑物較為簡單,水力停留時間只需5~30min即可。同時,鐵的去除不受溶解性硅酸價的影響。出水總鐵濃度也隨著過濾時間的增加而減少。在周期時間內,水質會越來越好〔2〕。
  接觸氧化除鐵的機理是催化氧化反應,起催化作用的是濾料表面的鐵質活性濾膜。鐵質活性濾膜首先吸附水中的亞鐵離子,被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化作用下迅速氧化為三價鐵,并且使催化劑再生,反應生成物為催化劑,又參與新的催化反應,鐵質活性濾膜接觸氧化鐵的過程是一個自催化反應過程。
1.3 生物氧化除鐵
 在除鐵的研究實踐中,有人在除鐵濾池中檢測到了鐵細菌的存在,并發(fā)現(xiàn)生物在鐵的去除過程中起很大作用,提出了生物除鐵的觀點。Pierre Mouchet〔4〕在低含鐵量(0.75~1.1 mg/L)和低含鐵量(0~0.7mg/L)的情況下發(fā)現(xiàn)生物在除鐵過程中有很大的作用,認為生物是鐵去除的主要原因。Catherine V.Tremblay〔5〕也在低溶解氧含量下發(fā)現(xiàn)生物除鐵作用的存在。

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