詳解天然錳砂過(guò)濾器中接觸氧化除錳和生物固錳除錳
作者來(lái)源:gysxlc 發(fā)布時(shí)間： 2018/5/30 9:34:15 標(biāo)簽：錳砂 天然錳砂 錳砂濾料 錳砂過(guò)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(guò)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(jiǎn)單，原水經(jīng)簡(jiǎn)單曝氣之后進(jìn)入除錳濾池，在天然錳砂過(guò)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(bǔ)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(guò)程也是一個(gè)自催化反應(yīng)，使濾膜得到更新，該過(guò)程也是自催化反應(yīng)。根據(jù)“活性濾膜”自催化理論，通過(guò)實(shí)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(wèn)題，而且在pH>7.5的條件下實(shí)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(shí)，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(yùn)行費(fèi)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(wèn)題。一方面，當(dāng)水體中鐵錳共存時(shí)，鐵的快速氧化對(duì)錳的氧化有干擾，要同時(shí)去除鐵錳，接觸氧化法有時(shí)需要采用一級(jí)曝氣、錳砂過(guò)濾除鐵，二級(jí)曝氣、高含量天然錳砂濾料過(guò)濾除錳的分級(jí)去除方法，工藝流程仍然比較復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)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(zhǎng)，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(shí)根本不能形成，除錳效果呈現(xiàn)很不穩(wěn)定的狀態(tài)。
針對(duì)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M(jìn)n02成分，通常錳砂在使用初期對(duì)Mn2+有很強(qiáng)的吸附能力(是石英砂的500倍).因此在最初的運(yùn)行周期內(nèi)，濾池能有效地去除錳。濾池正常運(yùn)行20-30d，如果操作運(yùn)行恰當(dāng)，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(dá)成穩(wěn)定的除錳效果。
生物固錳除錳法
生物固錳除錳是國(guó)內(nèi)外近年來(lái)提出的除錳理論，該觀點(diǎn)認(rèn)為除錳濾池中錳的去除主要是錳砂濾層中鐵細(xì)菌生物作用的結(jié)果，而不是傳統(tǒng)除錳理論所說(shuō)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(rèn)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(xì)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(shí)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(xì)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(shí)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(shí)更新，便逐漸老化脫落，最終喪失除錳能力。有研究者也認(rèn)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(dá)到平衡的過(guò)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(guò)濾，流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，停留時(shí)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(qiáng)度不宜太大，一般以1O-14L/(s·㎡)為宜，生物除錳對(duì)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(shí)際效果己得到廣泛的認(rèn)可，但生物除鐵除錳的機(jī)理還處于較初級(jí)的實(shí)驗(yàn)研究階段，還有很多現(xiàn)象無(wú)法解釋。同時(shí)又由于需要生物接種、馴化和培養(yǎng)，工程實(shí)踐相對(duì)較少，并且仍然缺乏成熟的的經(jīng)濟(jì)濾速、極限濾速、過(guò)濾周期、最低溶解氧含量、經(jīng)濟(jì)曝氣強(qiáng)度等生物法除鐵除錳工藝參數(shù)。這些都需有待進(jìn)一步的研究得以解決。
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