專利名稱：雙層濾料除鐵除錳的方法
技術領域：
本發明涉及一種除去地下水中含鐵錳的方法，特別是涉及一種采用石英砂-錳砂雙層濾料除鐵除錳的方法，屬于地下水處理技術。
背景技術：
鑒于地下水中含鐵錳的普遍性及其危害，早在建國初期我國就確立了“地下水除鐵除錳”這一具有重要社會及經濟意義的課題，其理論及應用先后經歷了自然氧化法、接觸氧化法、生物法三個發展階段。但地下水中鐵錳的去除都是通過其最主要的構筑物濾池來完成的。目前由于地下水除鐵除錳的濾池主要有兩類，一類是接觸氧化除鐵或除錳濾池，用于接觸氧化除鐵或除錳工藝，另一類是截流鐵質懸浮物的澄清濾池，用于自然氧化除鐵以及氯氧化法除鐵等工藝中。而在濾池中濾料是核心組成部分，所以說濾料的選取對地下水除鐵除錳效果的影響是極大的。
作為除鐵除錳濾池的濾料，應滿足以下要求1.用作接觸氧化除錳濾池的濾料，最好能具有較大的吸附二價錳離子的能力和促進濾料成熟的特性。
2.濾料應具有良好的機械強度。
3.濾料應具有良好的化學穩定性。
目前我國主要采用的濾料有錳砂、石英砂和無煙煤。就吸附性來說，錳砂的吸附性最好，石英砂的最差；但就價格來說錳砂最貴，石英砂最便宜。而且在濾料成熟后，其對鐵錳的去除主要是通過鐵質(錳質)活性濾膜來完成的，也就是說不同品種的濾料的除錳作用在濾層成熟以前有差別，等濾層成熟后就不再有大的差別了。所以，目前我國大多水廠都采用比較便宜的石英砂作為除鐵除錳濾池的濾料。但由于石英砂的吸附能力較差就造成了水廠在運行初期的出水很不穩定。
濾料除了本身的差別外，其粒度的設計也是至關重要的。最早的快濾池過濾澄清理論認為，濾池的澄清作用主要是由于在濾層表面形成了一層細致的濾膜，依賴這種濾膜的篩濾作用使水得以澄清，即濾料越細濾層表面的濾膜越易形成過濾水質越好。五十年代提出了快濾池過濾的新理論—接觸凝聚理論，這個理論認為，微小絮凝顆粒在過濾時與濾料表面碰撞，能在分子力的作用下被濾料吸附凝聚而由水中出去，使水得到澄清。按照這種理論，濾層中濾料的表面積是過濾澄清的主要因素，而濾料的粒徑大小便不再是重要的了。
按照此理論，水中雜質的濃度越高，雜質與濾料表面的碰撞率便越大，因而被截留下來的雜質數量也越多。對于水又上向下經過濾層，水中雜質的濃度在濾層中的分布是不均勻的，表層截留得最多，下部較少。所以若選用較粗粒徑的濾料，單位體積濾層的濾料表面積較小，單位體積濾層中截留的雜質也較少，從而使濾層孔隙被阻塞得較慢，未被表層截留的雜質進入濾層的深處而被截留，使被截留雜質在濾層中的分布趨于均勻，從而濾層水頭損失增長的較慢，濾池過濾周期增長，濾層含污能力增大。由此可知，濾層理想的粒度分布應是由粗到細自上而下連續變化的，但這種分布是天然單一濾料難以實現的。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，通過研究改進，給出一種雙層濾料除鐵除錳的方法，該方法是利用石英砂與錳砂兩種比重不同的濾料構成濾層，上層為輕質的粗濾料，下層為重質的細濾料，從整體上構成上粗下細的粒徑分布，既可以通過錳砂與石英砂吸附能力的不同使出水在整個運行過程中穩定，還可以雙層濾料的形式提高過濾效果，即利用錳砂的高吸附能力來彌補具有較低吸附能力的石英砂在未成熟期間的“漏錳現象“，以確保出水在整個運行期間都能達標。
本發明給出的技術方案是這種雙層濾料除鐵除錳的方法的特點是，該方法包含有下列步驟(1).含錳量低于2mg/L，含鐵量少于5mg/L的地下水由高位水箱進入平衡水箱，再由平衡水箱進入曝氣柱采用跌水曝氣，有效跌水高度為1～1.5m，曝氣量為4～5mg/L，使原水的溶解氧量顯著的提高；(2).曝氣柱的出水經進水管路進入濾柱，濾柱上設有取樣口，濾柱以石英砂與錳砂做雙層濾料，其中上層為輕質石英砂粗濾料，粒徑為1.8-1.0mm，厚度為700mm，下層為重質錳砂細濾料，粒徑為0.9-0.6mm，厚度為500mm，從整體上構成上粗下細的粒徑分布，濾料總厚度為1200mm；(3).濾柱的出水經取樣化驗并認定達到我國生活飲用水水質衛生標準后，輸往市政供水管道，(4).反沖時，先開小流量使濾料層充分松動后，再開到正常反沖洗流速，其反沖洗強度15～20L/s·m2，反沖洗時間10～20min，反沖洗周期2～4周。
與現有技術相比，本發明的有益效果是由上層輕質的石英砂粗濾料和下層重質的錳砂細濾料組合成雙層濾料，既改善了傳統石英砂濾料在濾料成熟期前出水不穩定的情況，又降低了全部使用錳砂的造價問題。而且還具有截污能力強，運行周期長，處理效果好，出水水質穩定，成熟期短等特點。
附圖為本發明給出一種實施例的工藝流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖介紹一下整個工藝的具體運行過程及其運行參數如圖所示，含鐵錳的原水由進水管1進入高位水箱2，再進入平衡水箱3，再由平衡水箱3進入曝氣柱4，原水的溶解氧量會有顯著的提高，曝氣柱4的出水經兩套相對獨立的進水管路分別進入濾柱5和作為對比組的濾柱6，濾柱高為3000mm，內徑為70mm，豎向每間隔承200mm設一個取樣口，兩個濾柱共計12個取樣口，濾柱底部承托層厚為150mm，濾柱5采用雙層濾料7，上層輕質濾料石英砂選用粒徑為1.8-1.0mm，厚度為700mm；下層重質濾料錳砂選用粒徑為0.9-0.6mm，厚度為500mm，濾料總厚度為1200mm。作為對比組的濾柱6仍采用粒徑為1.2-0.6mm的石英砂，濾層厚1200mm。溶解氧控制在4.0mg/l左右，濾速控制在9-11m/h之間。由于鐵的氧化較快，當水通過濾柱時實際上已經有部分鐵被氧化，由于二價鐵離子的量對濾料成熟時間的長短起著至關重要的影響，因此雙層濾料中的石英砂比單層中的更易成熟。反沖洗后，濾層交界處出現一部分的混雜現象，其對出水水質的影響不大，而且由于一部分小顆粒的錳砂混入了石英砂中，不僅是粗濾料濾層孔隙尺寸減小而且錳砂的混入可以促進石英砂的成熟。反沖時應該先開小流量3～5min使濾料層充分松動后，再開到正常反沖洗流速。反沖洗強度15～20L/s·m2；反沖洗時間10～20min，反沖洗周期2-4周。反沖洗水8為自來水。經實驗室模擬，對含錳量低于2mg/L，含鐵量少于5mg/L的地下水進行處理，經該實用新型設備處理能達到我國生活飲用水水質衛生標準，其出水質量優于對比組，濾柱的出水經取樣化驗并認定達到我國生活飲用水水質衛生標準后，分別經出水管10、11輸往市政供水管道，在兩個濾柱之間還設有一個測壓板9。
權利要求
1.一種雙層濾料除鐵除錳的方法，其特征在于該方法包含有下列步驟(1).含錳量低于2mg/L，含鐵量少于5mg/L的地下水由高位水箱進入平衡水箱，再由平衡水箱進入曝氣柱采用跌水曝氣，有效跌水高度為1～1.5m，曝氣量為4～5mg/L，使原水的溶解氧量顯著的提高；(2).曝氣柱的出水經進水管路進入濾柱，濾柱上設有取樣口，濾柱以石英砂與錳砂做雙層濾料，其中上層為輕質石英砂粗濾料，粒徑為1.8-1.0mm，厚度為700mm，下層為重質錳砂細濾料，粒徑為0.9-0.6mm，厚度為500mm，從整體上構成上粗下細的粒徑分布，濾料總厚度為1200mm；(3).濾柱的出水經取樣化驗并認定達到我國生活飲用水水質衛生標準后，輸往市政供水管道；(4).反沖時，先開小流量使濾料層充分松動后，再開到正常反沖洗流速，其反沖洗強度15～20L/s·m2，反沖洗時間10～20min，反沖洗周期2～4周。
全文摘要
一種雙層濾料除鐵除錳的方法，其特點是包含有下列步驟(1)含錳、鐵的地下水由高位水箱進入平衡水箱，再由平衡水箱進入曝氣柱采用跌水曝氣；(2)曝氣柱的出水經進水管路進入濾柱，濾柱上設有取樣口，濾柱以石英砂與錳砂做雙層濾料，其中上層為輕質石英砂粗濾料下層為重質錳砂細濾料，從整體上構成上粗下細的粒徑分布；(3)濾柱的出水經取樣化驗合格后，輸往市政供水管道；(4)反沖時，先開小流量使濾料層充分松動后，再開到正常反沖洗流速。與現有技術相比，本發明既改善了傳統石英砂濾料在濾料成熟期前出水不穩定的情況，又降低了全部使用錳砂的造價問題。而且還具有截污能力強，運行周期長，處理效果好，出水水質穩定，成熟期短等特點。
文檔編號B01D24/20GK1803647SQ20051004808
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月20日 優先權日2005年12月20日
發明者傅金祥, 安娜 申請人:沈陽建筑大學