詳解天然錳砂過濾器中接觸氧化除錳和生物固錳除錳
作者來源:gysxlc 發(fā)布時間： 2018/5/30 9:34:15 標簽：錳砂 天然錳砂 錳砂濾料 錳砂過濾器
導(dǎo)讀：接觸氧化除錳和生物固錳除錳是常用地下水除錳的兩種方式,
詳解天然錳砂過濾器中接觸氧化除錳和生物固錳除錳
接觸氧化除錳
接觸氧化除錳工藝流程比較簡單，原水經(jīng)簡單曝氣之后進入除錳濾池，在天然錳砂過濾器表面的錳質(zhì)活性濾膜的作用下，Mn2+被水中的溶解氧氧化為MnO2并吸附在濾料表面，漸漸形成錳質(zhì)濾膜。這種自然形成的活性濾膜的成分主要為MnO2,它們具有接觸催化作用.在pH值中性范圍內(nèi)，Mn2+就能被濾膜吸附，然后在活性濾膜的催化作用下迅速氧化水解，又生成新的MnO2，補充活性濾膜物質(zhì)再繼續(xù)參與反應(yīng)。這種活性濾膜具有催化再生功能，氧化錳過程也是一個自催化反應(yīng)，使濾膜得到更新，該過程也是自催化反應(yīng)。根據(jù)“活性濾膜”自催化理論，通過實踐開發(fā)了除錳的接觸氧化法工藝，這不僅解決了自然氧化法流程復(fù)雜的問題，而且在pH>7.5的條件下實現(xiàn)了除錳，有效降低了除錳pH的下限要求，降低了除錳難度。同時，接觸氧化法省去了反應(yīng)、沉淀環(huán)節(jié)，大幅度降低了工程投資及運行費用，是水體除鐵除錳技術(shù)的重大突破。
但在接觸氧化法除錳方面則發(fā)現(xiàn)一些新問題。一方面，當水體中鐵錳共存時，鐵的快速氧化對錳的氧化有干擾，要同時去除鐵錳，接觸氧化法有時需要采用一級曝氣、錳砂過濾除鐵，二級曝氣、高含量天然錳砂濾料過濾除錳的分級去除方法，工藝流程仍然比較復(fù)雜，運行費用還是有所偏高;另一方面，錳的氧化還原電位較高，在濾層中不能快速氧化為Mn02而附著于天然錳砂濾料上形成錳質(zhì)活性濾膜，除錳能力形成周期較長，而且由于經(jīng)常性反沖洗等外界因素的干擾，錳質(zhì)活性濾膜有時根本不能形成，除錳效果呈現(xiàn)很不穩(wěn)定的狀態(tài)。
針對接觸氧化法出現(xiàn)的除錳效果不穩(wěn)定的狀況，人們更多地采用了錳砂作為濾料.錳砂中含有較高Mn02成分，通常錳砂在使用初期對Mn2+有很強的吸附能力(是石英砂的500倍).因此在最初的運行周期內(nèi)，濾池能有效地去除錳。濾池正常運行20-30d，如果操作運行恰當，在錳砂吸附飽和后，濾池的錳質(zhì)活性濾膜也就可以成熟，使初期的物理吸附和后期的自催化氧化相銜接，達成穩(wěn)定的除錳效果。
生物固錳除錳法
生物固錳除錳是國內(nèi)外近年來提出的除錳理論，該觀點認為除錳濾池中錳的去除主要是錳砂濾層中鐵細菌生物作用的結(jié)果，而不是傳統(tǒng)除錳理論所說的，錳是錳質(zhì)活性濾膜的化學(xué)催化作用去除的。而且生物固錳除錳理論還認為，錳砂表層的錳質(zhì)活性濾膜并不僅僅是由錳的化合物所組成，而是錳的化合物和鐵細菌的共生體，且活性濾膜是在微生物的誘導(dǎo)作用下形成的，除錳濾池中微生物氧化原水中的錳獲得能量，不斷繁殖并附著在錳砂濾料表面，同時被氧化的MnO2也沉積在濾料表面，與微生物形成一層黑膜，就是接觸氧化除錳工藝中的錳質(zhì)活性濾膜。濾層成熟后，濾膜不斷吸附水中的Mn2+，其中鐵細菌利用水中的溶解氧將Mn2+氧化為Mn02·mH2O并沉積在濾膜表面，成為濾膜的一部分，使濾膜得到更新。
有研究者將成熟的錳砂滅菌以后發(fā)現(xiàn)濾層的除錳能力急劇下降，且錳砂表層的黑膜亦逐漸脫落，從而證實生物作用是錳去除的主要原因。而錳質(zhì)活性濾膜則是微生物作用的結(jié)果，在滅菌以后，由于微生物死亡，濾膜不能及時更新，便逐漸老化脫落，最終喪失除錳能力。有研究者也認為除錳是生物作用的結(jié)果，除錳濾池的成熟是濾層中微生物群落繁殖代謝，達到平衡的過程.
生物固錳除錳的工藝流程與接觸氧化除錳工藝相同，曝氣后直接過濾，流程簡單，構(gòu)筑物少，停留時間短，影響生物除錳濾池的因素比較多，在培養(yǎng)初期，濾池反沖洗的強度不宜太大，一般以1O-14L/(s·㎡)為宜，生物除錳對pH值的要求較寬，6.0以上就能有良好的除錳效果。
目前，生物除鐵除錳的實際效果己得到廣泛的認可，但生物除鐵除錳的機理還處于較初級的實驗研究階段，還有很多現(xiàn)象無法解釋。同時又由于需要生物接種、馴化和培養(yǎng)，工程實踐相對較少，并且仍然缺乏成熟的的經(jīng)濟濾速、極限濾速、過濾周期、最低溶解氧含量、經(jīng)濟曝氣強度等生物法除鐵除錳工藝參數(shù)。這些都需有待進一步的研究得以解決。
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