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李圭白院士:地下水除锰技术还不够成熟!

北极星水处理网  来源:给水排水微信  作者:李圭白  2016/8/16 10:54:46  我要投稿  

北极星水处理网讯:我国含铁含锰地下水覆盖人口超过3亿;地下水除铁除锰是供水常遇难题。20世纪50年代,接触催化被引入除铁除锰技术,提出铁质活性滤膜除铁和锰质活性滤膜除锰,能使二价锰在天然水质条件下被氧化去除。锰质活性滤膜除锰有化学机理和以后提出的生物机理。在实际应用中锰质活性滤膜自然生成比较实用;指出二价铁对锰质活性滤膜的污染及其对出水水质的严重影响;提出锰质活性滤膜生成前出水不达标的问题及解决途径;并对单级除铁除锰工艺进行风险分析,提出选择除铁除锰工艺的原则,并认为除锰在技术上不够成熟。

哈尔滨工业大学李圭白院士

一、我国地下水除铁技术的发展

建国初,除铁主要是自然氧化法,曝气反应沉淀加砂滤;该工艺复杂,设备大,停留时间长(2~3h),且效果不稳定。20世纪50年代,哈工大将天然锰砂用作滤料,发现其对二价铁氧化有催化作用;水曝气后进入滤池,就能获得良好效果,简化流程,停留时间短至0.5h,降低投资,成为一项先进技术并迅速推广。

经典理论认为催化剂是锰砂中二氧化锰,但实践发现覆盖铁质的旧锰砂比新锰砂活性强;对此反复试验,证实锰砂表面覆盖的铁质薄膜有催化作用,即催化剂是铁质活性滤膜而非二氧化锰,进而提出铁质活性滤膜接触氧化除铁工艺。这是重要创新;按该原理,锰砂只是载体,可用廉价的石英砂等替代它,更易推广。

新滤料表面没有铁质活性滤膜,除铁效果不佳。为加快滤膜生成,投产初可采用培养滤膜的措施:低滤速,低反洗强度和较长的反洗周期,或投加成熟滤料接种;或投加二价铁盐和调节pH等,即人造锈砂技术。

除铁技术发展表明,社会需求是科技发展推动力,实践则是创新源泉;在实践中不断创新,使曝气铁质活性滤膜接触氧化除铁工艺走向成熟。

二、我国地下水除锰技术的发展

化学氧化是应用最早的除锰法,但建国初限于其成本,只在少数情况下使用。

1958年,在哈尔滨按自然氧化法建成一个除铁除锰水厂,投产后除铁较好,但除锰不佳,一年后具有优异除锰能力;进而发现石英砂滤料表面生成了黑色活性滤膜,对二价锰氧化有催化作用,使二价锰能在中性pH被去除;这是重要发现。活性滤膜的成分以锰的氧化物为主,称为锰质活性滤膜。

1978年,在哈尔滨以天然锰砂为滤料建成一水厂,投产后在滤料成熟前依靠锰砂吸附除锰,成熟后则为接触氧化除锰。水厂投产后,出水含锰量始终达标。1981年,刘超等在吉林九台,对高铁锰地下水进行大规模中试,采用了多种处理工艺,使用了多种滤料,在获得良好除铁锰效果的工艺中,除锰滤料上都自然生成了锰质活性滤膜。

此外,多座除锰水厂也都观察到滤料表面自然生成锰质活性滤膜。基于大量生产和试验,提出了曝气锰质活性滤膜接触氧化除锰工艺。近年来,人们对锰质活性滤膜除锰机理的认识不断深化。20世纪80年代前,认为其是化学机理。

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