第六章 水的其它处理方法.ppt

第六章水的其它处理方法
6-1地下水除铁除锰
一、含铁地下水水质


因我国地下水分布较广,铁和锰共存于地下水中,含铁量高于含锰量,从含铁量来看:
 10 mg/L 较多;
20~30 mg/L 较少;
 30 mg/L 罕见。
国家标准规定:Fe≯ mg/L, Mn≯ mg/L .
(溶解性铁的化合物)
因为,Fe3+、Mn4+在正常水中(PH 5)的溶解度极小。
我国地下水PH=5~8,~,在地表水中含有溶解氧,铁、锰主要以不溶解 Fe(OH)、MnO2状态存在,所以铁、锰含量不高。
由于地下水、湖泊和水库深层水中缺少溶解氧,以至使Fe3+和Mn4+还原成为溶解的Fe2+和Mn2+,因而铁的含量较高。,需加以处理。

此为水中只有Fe2+的必要条件,含铁不含氧,含氧不含铁。

必须在有机物含量高时。
二、地下水除铁的方法
去除Fe2+主要方法有:

(1)空气氧化法
自然氧化法
接触氧化法
;
;
。
(2)药剂氧化法
 CL2氧化法
 KMnO4氧化法
(石灰处理法)


当Fe2+很低时,在工业用水中加入某种有机或无机的络合物,使形成Fe3+ ,不发生沉淀。
以上方法空气氧化法最经济,在实际中应用最普遍。
(一)自然氧化法的原理(曝气氧化法)

反应生成沉淀后→分离(沉淀、过滤)

4Fe2++O2+2H2O=4Fe3++4OH- (氧化)
Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+ (水解)
将+
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+

a—过剩溶氧系数(一般2~5)。

k—反应速度常数,其值与温度有关。
PH、温度对Fe2+的影响速度都很大,PH↑1,OH-↑10倍,氧化速度↑100倍;温度↑15℃,反应速度↑10倍。
∴低温、低PH氧化速度相当慢,甚至达一周以上,也不能达到完全氧化,此外还受碱度、溶解性硅酸等物质的影响,(sio230 mg/L).
流程为: O2 CO2
含铁地下水除铁水
曝气氧化反应沉淀过滤
曝气的目的:
,提高PH ,增大氧化速度;
O2;
缺点:,需采用较厚的滤层;
,工作周期末水质差;
,占地大费用高;
,受很多因素影响,设计前,最好做实验,不然有可能失败,(PH 7,受还原物质sio2影响)
(二)接触氧化法除铁

原水曝气后进入滤层,在滤层中完成氧化和截留过程。
与自然氧化法相比是氧化环境不同。

天然锰砂除铁的经典理论
3MnO2+O2=MnOMnO2O7 (高价锰)
MnOMnO2O7 +4Fe2++2H2O=3MnO2+4Fe3++4OH-
对经典理论的质疑
,新铺的天然锰砂除铁不明显。
,除铁效果不好。
,时间长,催化作用差,初滤水质不理想。

经曝气后的水,过滤形成铁的化合物,有催化作用,除铁能力强,国外提出有催化作用的是FeOOH(结晶质)、我国试验认为是Fe(OOH)3H2O(活性铁质滤膜),在滤料表面生成的Fe(OOH)3H2O有催化作用,自然氧化形成的Fe(OH)3无催化能力。
Fe(OOH)3H2O (铁质活性滤膜)接触氧化除铁过程,是铁质活性滤膜首先以离子交换方式吸附水中的二价铁离子。
Fe2++Fe(OH)32H2O=Fe(OH)2(OFe)2H2O++H+
当水中有溶解氧时,被吸附的二价铁离子在活性滤膜的催化下迅速氧化并水解,从而使催化剂得到再生:
反应生成物又作为催化剂参与反应,因此,铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自催化过程。
自动催化作用;
含铁地下水的PH都满足要求,因此不受PH限制,大大扩大了使用范围。
原用锰砂催化理论解释,是不正确的。
作为载体,锰砂、石英砂作用一样,但锰砂和石英砂初期吸附容量是不同的。
石英砂吸附能力小,开始效果不好。(成熟期一般要2个月)
锰砂吸附能力大,开始就能机械吸附,所以开始效果就好。
对所有水都适用,曝气目的是溶氧,不要求散除CO2,曝气装置简单、高效。
水中硅酸(SiO2)对接触氧化无干扰。
流程为: O2
含铁地下水除铁水
曝气接触氧化
成熟期含铁低,成熟期得达一个月以上;
含铁高,成熟期可能7~8天。
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