曝气-石灰碱化法除铁除锰-降低水的硬度

曝气�石灰碱化法除铁除锰、降低水的硬度和溶解性总固体含量的研究李继震�于文举�王志军�纪�峰��提要�通过烧杯、模型和生产试验证明,曝气�石灰碱化法可同时去除水中的铁和锰,降低水的总硬度和溶解性总固体含量,处理后水质达到�生活饮用水水质标准�。关键词�曝气�石灰碱化�pH值�助凝�饮用水��我国有许多地区为盐碱地,如黑龙江省西部大庆地区等,地下水中碱度高,除含有过量的铁和锰外,水的总硬度和溶解性总固体含量亦超过标准。大庆市大同区原有水厂采用射流曝气锰砂过滤罐常规除铁锰工艺,只能去除水中的铁和锰,不能降低水中的总硬度和溶解性总固体含量,其水质达不到�生活饮用水水质标准�。为此,在大庆市大同区进行了地下水除铁除锰、降低水的总硬度和溶解性总固体含量的研究,在烧杯、模型试验的基础上进行了水厂生产试验,并成功地投入生产。1�水质特点及处理方法大庆市大同区地下水水质特点为碱度高,水温低(冬季1�,夏季10�),有几项指标含量超标,其中铁含量为1�2~1�7mg/L,锰含量为0�15mg/L,总硬度(以CaCO3计)为530~620mg/L,溶解性总固体含量为1364~1520mg/L。原水水质分析报告见表1。表1�原水、净化水水质项�目嗅和味/级pH铁/mg/L锰/mg/L总硬度(以CaCO3计)/mg/L溶解性总固体/mg/L氟化物/mg/L游离CO2/mg/LHCO-3/mg/L原�水27�31�300�38535�413641�022�18738�3净化水07�80�160�05250�09480�52�2486�6��石灰经消化后,制成石灰乳投加在原水中,在高pH值条件下与重碳酸盐产生如下反应:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3�+2H2OMg(HCO3)2+Ca(OH)2=CaCO3�+MgCO3+2H2OMgCO3+Ca(OH)2=Mg(OH)2�+CaCO3�曝气向水中溶解氧气,去除水中有臭鸡蛋味的硫化氢和游离性二氧化碳。在高pH值条件下,溶解氧可以迅速氧化水中的二价铁离子和二价锰离子,其反应如下:4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3�+8H+2Mn2++O2+2H2O=2MnO2�+4H+上述各反应生成的CaCO3、Mg(OH)2、Fe(OH)3、MnO2均为沉淀物。CaCO3具有良好的絮凝作用,使各种沉淀物在反应池中絮凝,在沉淀池和滤池中去除。实践证明,在用石灰碱化法去除水中总硬度的同时,也可以去除部分溶解性总固体中的其它部分。从而达到除铁除锰、降低水的总硬度和总溶解性固体的目的。2�烧杯试验在烧杯内用Ca(OH)2溶液把原水调至不同的pH值,做絮凝沉淀试验,研究其除铁除锰和降低水的总硬度及溶解性总固体的效果。在装有1L原水的烧杯内加入Ca(OH)2溶液后,用搅拌器搅拌。混合时搅拌1min,转速为300r/min。絮凝时间为15min,先搅拌5min,转速为60r/min;然后再搅拌5min,转速为40r/min;最后搅拌5min,转速为20r/min。静止沉淀30min,取上清液125mL,检测铁、锰、总硬度和总溶解性固体含量。测定结果见表2。从表2中可得出如下结论:(1)铁、锰、总硬度和总固体含量随pH值提高而降低。(2)石灰碱化法降低水中总硬度,同时可以去除部分形成溶解性总固体含量的其它成分。12给水排水�Vol.26�No.4�2000��表2�烧杯试验结果编号pH总硬度(以CaCO3计)/mg/L溶解性总固体/mg/L铁/mg/L锰/mg/L17�357214161�220�1928�542410280�320�0739�5288�9800�230�0549�7250�9500�190�04510220�9100�150�03��(3)在保证水处理效果的基础上,同时考虑经济性,对于大庆市大同区地下水来讲,pH值选择9�5~9�7为宜。3�模型试验投加Ca(OH)2将原水pH值调至9�7,絮凝时间为15min,搅拌桨边缘线速度为0�39m/s,沉淀30min后经滤柱过滤,滤料为单层石英砂,粒径为0�95~1�3mm,滤层厚度为1m,滤速为7m/h。模型试验结果如表3。表3�模型试验结果项目总硬度(以CaCO3计)/mg/L溶解性总固体/mg/L铁/mg/L锰/mg/L原水54814441�640�22滤后水248�9400�200�054�生产试验在烧杯试验和模型试验得出的数据基础上,做了生产能力为10000m3/d的净水厂设计,于1998年建成新水厂,其工艺流程如图1。图1�水厂工艺流程投药采用石灰经消化后投加。曝气为一级跌水曝气,跌水高1�0m。絮凝采用网格絮凝池,絮凝时间20min。沉淀采用斜管沉淀池,水在斜管内的上升流速为2mm/s,过滤滤速为7m/h。水厂建成后,又做了生产性试验