生物活性炭去除水中铁锰的生物作用研究_唐文伟

StudyofbiologicaleffectofbiologicalactivatedcarbonontheremovalofironandmanganeseTangWenwei1，WangQian1，ZengXinping2，WangZhenzhen1，HaoXiping1（1．DepartmentofChemistry，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2.SchoolofLifeScienceandTechnology，TongjiUniversity，Shanghai200092，China）生物活性炭去除水中铁锰的生物作用研究唐文伟1，王茜1，曾新平2，王祯贞1，郝西平1（1.同济大学化学系，上海200092；2.同济大学生命科学与技术学院，上海200092）［摘要］以生物活性炭（BAC）技术处理铁锰模拟水，探讨活性炭（AC）去除铁锰时生物作用的存在性和贡献率，并优化反冲洗参数。结果表明：BAC对铁锰的去除效果优于AC，证明了存在生物作用；对铁的去除主要依靠化学氧化和物化作用，少部分依靠生物作用；而对锰的去除主要为生物作用；BAC滤柱反冲洗周期受季节影响较大，反冲洗历时以3.5～5.0min为宜。［关键词］生物活性炭；除铁除锰；生物作用；反冲洗［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2010）07-0050-04Abstract：Biologicalactivatedcarbon（BAC）technologyhasbeenusedfortreatingsimulatedwastewatercontainingFeandMn.Theexistenceandcontributionofbiologicaleffectofactivatedcarbon（AC）ontheremovalofironandmanganesearediscussed，andtheparametersofbackwashingareoptimized.TheresultsoftheexperimentindicatethattheBAChasbetterremovalratesofFeandMnthanAC，whichprovestheexistenceofbiologicaleffect.There-movalofFemainlydependsonchemicaloxidationandphysicochemicaleffect，andlesspartonbiologicaleffect.Onthecontrary，theremovalofMnmainlydependsonbiologicaleffect.Throughtheexperiments，theperiodofbackwashingvariesmuchwiththeseasonandthebestbackwashingtimeshouldlast3.5-5.0min.Keywords：biologicalactivatedcarbon；removalofFeandMn；biologicaleffect；backwash铁锰广泛存在于自然界中，是重要的生理微量元素，但过量的铁锰对人体健康有危害，对工业生产带来严重影响。因此，我国《生活饮用水水质卫生规范》规定：铁、锰分别控制在<0.3mg/L和<0.1mg/L。Fe2+易被空气氧化而去除，而锰的去除比铁困难，当pH<9时，Mn2+的氧化速率非常低，因此在pH为6～8的水中，锰不会被空气氧化。锰的去除技术先后经历了空气氧化法、接触氧化法和生物固锰除锰技术三个阶段。空气氧化法需加碱以提高水的pH，且其工艺流程复杂，运行管理难度大，费用高〔1〕。接触氧化法除锰能力形成周期较长，除锰效果不稳定〔2〕。生物固锰除锰理论认为：锰的去除主要是滤层中细菌生物作用的结果〔3〕，黑砂表层的锰质活性滤膜是锰的化合物和细菌的共生体。微生物在氧化Mn2+的过程中不断繁殖并附着在滤料表面，同时氧化生成的MnO2沉积在滤料表面，与微生物形成锰质活性滤膜。Fe2+是维系微生物群系平衡与稳定的不可缺少的重要因素〔4〕，Fe2+参与了锰氧化菌的代谢，所以Fe2+、Mn2+可以在同一生物滤层中被去除。目前有关生物去除铁锰的基础研究还不够深入，一定程度影响了生物除铁除锰的工程应用。笔者采用活性炭代替一般生物固锰除锰技术中的锰砂，发挥BAC良好的吸附作用和生物净化作用，通过研究BAC对低浓度铁锰的去除效果，探讨进水铁锰浓度的影响和生物作用对铁锰去除的存在性和贡献率，并进行反冲洗研究，以期为生物除铁除第30卷第7期2010年7月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.30No.7