地下水处理工艺-共25张课件.ppt

1、各种除铁方法的特点各种除铁方法的特点 地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：22234104()8FeOH OFe OHH 实践证明，提高实践证明，提高pH值可使氧化速率提高，如果值可使氧化速率提高，如果pH值降值降低，氧化速度则明显变慢。低，氧化速度则明显变慢。通过上述分析，二价铁的氧化需要一定的时间才能完成，但如果通过上述分析，二价铁的氧化需要一定的时间才能完成，但如果有催化剂存在时，可大大缩短氧化时间。有催化剂存在时，可大大缩短氧化时间。接触氧化法就是含铁地接触氧化法就是含铁地下水经曝气后，立即进入滤池，在滤料表面活性滤膜的催

2、化作用下水经曝气后，立即进入滤池，在滤料表面活性滤膜的催化作用下，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。下，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。关于活性滤关于活性滤膜，人们做了大量的研究，经过曝气的含铁水流经新滤料时，初膜，人们做了大量的研究，经过曝气的含铁水流经新滤料时，初期出水含铁量较高，随着过滤的进行，在滤料表面逐渐生成深褐期出水含铁量较高，随着过滤的进行，在滤料表面逐渐生成深褐色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作用的活性滤膜，出水含铁量也色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作用的活性滤膜，出水含铁量也逐渐降低，一段时间后达到最低。从过滤开始到出水达到处理要逐渐降低，一段时间后达到最低。从过

3、滤开始到出水达到处理要求这段时间，称为滤料的成熟期。求这段时间，称为滤料的成熟期。锰常与铁共存于地下水中，其化学性质与铁也相近，但在锰常与铁共存于地下水中，其化学性质与铁也相近，但在pH值中性范围内，几乎不能为溶解氧所氧化，必须在催化剂值中性范围内，几乎不能为溶解氧所氧化，必须在催化剂的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水除锰要比除铁困难。除锰要比除铁困难。同充氧含铁水过滤一样，在过滤过程中，滤料表面逐渐生同充氧含铁水过滤一样，在过滤过程中，滤料表面逐渐生成活性膜，在活性膜的催化作用下发生氧化反应：成活性膜，在活性膜的催化作

4、用下发生氧化反应：22222224MnOH OMnOH 水中溶解氧在滤料表面将二价锰氧化成四价锰，并附着在滤水中溶解氧在滤料表面将二价锰氧化成四价锰，并附着在滤料表面上，也会使水中的料表面上，也会使水中的pH值下降。值下降。对成熟的滤料进行研究发现，在滤料表面有高价铁锰化合物对成熟的滤料进行研究发现，在滤料表面有高价铁锰化合物和大量的细菌，它们优先吸附二价铁锰离子，然后再进行催化氧和大量的细菌，它们优先吸附二价铁锰离子，然后再进行催化氧化。化。接触氧化法除铁、除锰包括接触氧化法除铁、除锰包括曝气曝气和和过滤过滤两个单元。两个单元。1、曝气、曝气u曝气的目的曝气的目的就是向水中溶入氧，以满足氧化

5、二价铁的需要，就是向水中溶入氧，以满足氧化二价铁的需要，有时也有去除水中二氧化碳以提高有时也有去除水中二氧化碳以提高pH值的作用。值的作用。u除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mgL的二价铁，需氧的二价铁，需氧0.14mgL，考虑到水中其他杂质耗氧及氧，考虑到水中其他杂质耗氧及氧在水中扩散的因素，在水中扩散的因素，实际所需氧量按理论需氧量的实际所需氧量按理论需氧量的35倍计倍计算。算。除锰所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化除锰所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mgL的二价锰，需氧的二价锰，需氧0.29mgL，实际所需氧量须比理论值高

6、。实际所需氧量须比理论值高。曝气装置有多种形式，常用的有跌水曝气、射流曝气、莲蓬头曝曝气装置有多种形式，常用的有跌水曝气、射流曝气、莲蓬头曝气、曝气塔曝气等。气、曝气塔曝气等。跌水曝气装置跌水曝气装置1-溢流堰；溢流堰；2-下落水舌；下落水舌；3-受水池水面；受水池水面；4-气泡；气泡；5-原水管原水管一般采用一般采用13级跌水，级跌水，每次跌水高度为每次跌水高度为0.51.0m，堰口流量为，堰口流量为2050m3/(hm2)。其。其特点是曝气效果好、特点是曝气效果好、运行可靠、构造简单，运行可靠、构造简单，适用于对曝气要求不适用于对曝气要求不高的重力式滤池。高的重力式滤池。射流曝气，利用水射

7、器的射流曝气，利用水射器的抽吸作用吸入空气，其优抽吸作用吸入空气，其优点是曝气效果好、运行可点是曝气效果好、运行可靠、构造简单、管理方便，靠、构造简单、管理方便，缺点是不能去除水中二氧缺点是不能去除水中二氧化碳以提高化碳以提高pH值、水射器值、水射器工作效率低。非常适合小工作效率低。非常适合小型压力式装置。水射器的型压力式装置。水射器的构造应根据供气量、工作构造应根据供气量、工作水压力、出口压力等设计。水压力、出口压力等设计。射流曝气装置射流曝气装置 1-深井泵；深井泵；2-水射器；水射器；3-除铁滤池除铁滤池莲蓬头曝气有莲蓬头和莲蓬头曝气有莲蓬头和穿孔管两种装置，图为穿孔管两种装置，图为莲蓬

8、头曝气装置，莲蓬莲蓬头曝气装置，莲蓬头安装在滤池水面以上头安装在滤池水面以上1.52.5m处，每处，每1.01.5 m2滤池面积安装一滤池面积安装一个莲蓬头，莲蓬头上的个莲蓬头，莲蓬头上的孔口直径为孔口直径为48mm，孔口向下和中垂线夹角孔口向下和中垂线夹角不大于，孔眼流速不大于，孔眼流速23m/s。其优点是曝气效。其优点是曝气效果好、运行可靠、构造果好、运行可靠、构造简单、管理方便，缺点简单、管理方便，缺点是莲蓬头因堵塞需更换。是莲蓬头因堵塞需更换。莲蓬头曝气装置莲蓬头曝气装置曝气塔曝气如图所示曝气塔曝气如图所示:在塔在塔中填以多层板条或中填以多层板条或13层层厚度为厚度为0.30.4m的焦

9、炭或的焦炭或矿渣填料层，含铁锰的水矿渣填料层，含铁锰的水从塔顶的穿孔管喷淋而下，从塔顶的穿孔管喷淋而下，在以水滴或水膜的形式通在以水滴或水膜的形式通过填料层时溶入氧，其特过填料层时溶入氧，其特点是空气与水接触时间长，点是空气与水接触时间长，充氧效果好，但当水中有充氧效果好，但当水中有悬浮物质或含铁锰量很高悬浮物质或含铁锰量很高时，易使填料堵塞。时，易使填料堵塞。曝气塔曝气装置曝气塔曝气装置1-焦炭层焦炭层3040mm；2-浮球阀浮球阀如果铁锰含量很如果铁锰含量很高，一级过滤不高，一级过滤不能获得合格水时，能获得合格水时，可采用设置两个可采用设置两个滤池进行过滤即滤池进行过滤即两级过滤，前一两级

10、过滤，前一个滤池除铁，后个滤池除铁，后一个滤池除锰；一个滤池除锰；或采用双层滤料或采用双层滤料过滤，上层除铁，过滤，上层除铁，下层除锰。下层除锰。除铁除锰双层滤池除铁除锰双层滤池 氟在自然界中分布极为广泛，水源不同程度地含有氟离氟在自然界中分布极为广泛，水源不同程度地含有氟离子。一般认为，微量的氟是人体所必需的，有利于骨骼的坚子。一般认为，微量的氟是人体所必需的，有利于骨骼的坚固性，有一定的防龋作用但过量的氟对人体是有害的，主固性，有一定的防龋作用但过量的氟对人体是有害的，主要损害牙齿的釉质、骨骼的成骨和破骨活动，并影响全身各要损害牙齿的釉质、骨骼的成骨和破骨活动，并影响全身各组织器官，轻者出

11、现氟斑牙和全身各个骨骼及关节部位疼痛组织器官，轻者出现氟斑牙和全身各个骨骼及关节部位疼痛等症状，较重者呈现关节僵硬及运动机能障碍，严重者呈现等症状，较重者呈现关节僵硬及运动机能障碍，严重者呈现躯干变形和瘫痪，以致造成终生残废躯干变形和瘫痪，以致造成终生残废。地下水的除氟方法主要有吸附过滤法、混凝法、离子交换法、地下水的除氟方法主要有吸附过滤法、混凝法、离子交换法、电渗析法等，其中电渗析法等，其中应用较多的是吸附法，作为滤料的吸附剂应用较多的是吸附法，作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝和骨炭主要是活性氧化铝和骨炭。1、活性氧化铝过滤法、活性氧化铝过滤法 活性氧化铝是两性物质，等电活性氧化铝是两性物

12、质，等电点约在点约在9.5，当水的，当水的pH值小于值小于9.5时时可吸附阴离子，对氟有极大的选择可吸附阴离子，对氟有极大的选择性，大于性，大于9.5时可吸附阳离子。除氟时可吸附阳离子。除氟用的活性氧化铝为白色颗粒状多孔用的活性氧化铝为白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的表面积。吸附剂，有较大的表面积。活性氧化铝在使用前进行活化，活化反应为：活性氧化铝在使用前进行活化，活化反应为：除氟时的反应为：除氟时的反应为：活性氧化铝失去除氟能力后，可用活性氧化铝失去除氟能力后，可用1%2%浓度的硫酸铝溶浓度的硫酸铝溶液再生，再生反应为：液再生，再生反应为：u吸附容量是指每吸附容量是指每1g活性氧化铝所能吸附氟

13、的重量，活性氧化铝所能吸附氟的重量，一般为一般为1.24.5mgFg。AI2O3与原水的氟浓度、与原水的氟浓度、pH值、活性氧化铝的颗粒大小、接触时间等因素值、活性氧化铝的颗粒大小、接触时间等因素有关。原水的氟浓度高，则吸附容量大；原水的有关。原水的氟浓度高，则吸附容量大；原水的pH值在值在58之间吸附量大，以之间吸附量大，以5.5为最佳；我国多为最佳；我国多将将pH值控制在值控制在6.57.0之间；颗粒小，吸附容量大，之间；颗粒小，吸附容量大，且再生容易，考虑反洗时小颗粒易流失，一般选用且再生容易，考虑反洗时小颗粒易流失，一般选用粒径为粒径为13mm；接触时间长，吸附容量大，一般；接触时间长

14、，吸附容量大，一般都在都在15min以上。以上。固定床固定床是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中，是是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中，是水处理吸附工艺中最常用的一种方式。水处理吸附工艺中最常用的一种方式。活性氧化铝过滤法除氟工艺比较活性氧化铝过滤法除氟工艺比较简单，一般采用简单，一般采用固定床固定床，滤层厚，滤层厚度为度为1.11.5m，滤速为，滤速为36mh，当运行至滤料失效，即进行反洗，当运行至滤料失效，即进行反洗，使滤层膨胀率为使滤层膨胀率为30%50%，去除，去除滤层中的悬浮物后，进行再生。滤层中的悬浮物后，进行再生。再生剂可用硫酸铝或再生剂可用硫酸铝或NaOH溶液，溶

15、液，其浓度和用量应通过试验确定，其浓度和用量应通过试验确定，再生时间一般为再生时间一般为1.01.5h，再生后，再生后须用除氟水反洗，然后进水除氟须用除氟水反洗，然后进水除氟至出水合格为正式运行开始。至出水合格为正式运行开始。2、骨炭过滤法、骨炭过滤法 骨炭骨炭是由兽骨燃烧去掉有机质的产品，主要成分是磷是由兽骨燃烧去掉有机质的产品，主要成分是磷酸三钙和炭，起除氟作用的是磷酸三钙，因此又称磷酸三酸三钙和炭，起除氟作用的是磷酸三钙，因此又称磷酸三钙过滤法。关于骨炭中磷酸三钙的分子式，国外认为是钙过滤法。关于骨炭中磷酸三钙的分子式，国外认为是Ca3(PO4)2CaCO3，国内认为是，国内认为是Ca1

16、0(PO4)6(OH)2。除氟反。除氟反应为：应为：当原水氟含量量高时，由于反应向右进行氟被去除。当原水氟含量量高时，由于反应向右进行氟被去除。OHFPOCaFOHPOCa22)(2)()(641026410骨炭已推荐于发展中国骨炭已推荐于发展中国家饮水除氟家饮水除氟.但由于骨炭但由于骨炭易溶于酸易溶于酸,只能在只能在pH7左左右运行右运行,而且磨耗较大而且磨耗较大,美美国从国从1971年起停止使用年起停止使用.我国目前应用骨炭除氟我国目前应用骨炭除氟剂的数量仅次于活性氧剂的数量仅次于活性氧化铝。由于动物骨骼的化铝。由于动物骨骼的来源及加工方法不同来源及加工方法不同,各各种骨炭对氟的吸收特性种

17、骨炭对氟的吸收特性有很大的差异有很大的差异.对比黑色、对比黑色、灰色和白色骨炭的除氟灰色和白色骨炭的除氟效果以黑色骨炭最为有效果以黑色骨炭最为有效效 骨炭吸附一定时间后需骨炭吸附一定时间后需再生再生，再生时间间隔需根据骨炭填，再生时间间隔需根据骨炭填充量进行核算，再生利用质量分数充量进行核算，再生利用质量分数5%的的NaOH 浸泡浸泡24 h。骨炭再生后的含氟碱性废液通过调骨炭再生后的含氟碱性废液通过调pH，加入，加入CaCl2沉淀去沉淀去除除F。废液去除间歇运行，建废液池存储废液到一定量统。废液去除间歇运行，建废液池存储废液到一定量统一处理，可减少处理费用。一处理，可减少处理费用。工艺采用全自动控制，简易方便，适合农村地区使用。工艺采用全自动控制，简易方便，适合农村地区使用。