錳砂濾床—超濾組合工藝凈化含錳地表水研究

曾慶仕 耿安朝

摘 要：采用錳砂濾床-超濾組合工藝，對錳濃度超標水庫水進行不同工況下工藝除錳效果研究。實驗結果表明，錳濃度隨接觸反應時間的增加而下降，隨錳砂投加量的增加而下降，達到除錳效果，為飲用水除錳提供了一條新途徑。

關鍵詞：地表水；除錳；接觸氧化；超濾

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.16.005

0 引言

由于傳統工藝在飲用水處理中存在諸多弊端，超濾技術作為一種新型高效的深度水處理技術應運而生，能有效去除水中的膠體、微粒等，在水處理技術中得到越來越廣泛的應用[1]。但是超濾技術對于一些小分子溶解性無機物，如Mn2+則難以截留去除，必須聯用一些除錳預處理工藝[2]。接觸氧化法是李圭白[3]等人研究成功的地下水除錳方法，接觸氧化法除錳的機理主要是利用對地下水的充分曝氣及濾料的催化作用，將錳離子氧化成氧化物并以沉淀形式附著到濾料表面上，形成錳質活性濾膜以達到去除錳的目的 。

1 實驗

1.1 實驗裝置和方法

主要裝置由兩大部分組成，即錳砂濾柱和超濾設備。濾柱由一根有機玻璃柱（高0.8米，直徑20cm）構成，由上而下依次填料為細錳砂（粒徑0.6～1.2mm，MnO2 含量為35%），細卵石（粒徑1～2cm），原水錳濃度為0.6～1.2mg/L。將天然河水抽入配水箱，按所需濃度配好實驗用水后，用潛水泵抽入原水水箱作為實驗用水，再經錳砂濾柱后進入超濾設備，超濾出水儲存在清水箱中，清水箱過量出水溢流入排水溝。

接觸時間通過調節濾速大小控制，旋轉式超濾設備運行方式采用循環出水，接觸反應時間分別調節為5 min、8min、11 min、14 min、17min、20min六種不同工況運行，研究不同接觸反應時間下錳砂濾柱的除錳效果，濾柱出水再經出水口流入超濾設備膜腔內，利用超濾膜的高效截留水中其他懸浮小顆粒物，使出水濁度滿足國家生活飲用水標準。分別調節配水中Mn2+的含量為1.2mg/L、2.4mg/L，考察在不同Mn2+初始濃度條件下組合工藝除錳效果。

2 結果與討論

2.1 錳砂接觸反應時間對錳去除效果的影響

在Mn2+初始濃度為1.8mg/L時，考察接觸時間分別為5min、8min、11min、14min、17min、20min對錳砂去除Mn2+效果影響如圖1所示。

由圖1可以看出，在初始濃度1.8mg/L條件下，設備出水錳含量隨接觸反應時間的增加而下降，隨濾速的增加而增加，在反應開始的前8min內，濃度下降速度較快；從11min后，錳濃度下降趨勢平緩，在接觸反應時間>14min時對錳的去除效果基本不變。

2.2 初始濃度對錳的去除效果影響

水樣初始Mn2+濃度為1.2mg/L、2.4mg/L為研究對象，考察錳砂去除Mn2+效果影響如圖2所示。

由圖2可以看出，在Mn2+初始濃度為1.2mg/L條件下，在接觸反應時間≥9min時設備出水錳的濃度降低到飲用水標準<0.1mg/L以下。初始濃度為2.4mg/L條件下，在接觸反應時間>25min時對錳的去除效果基本不變，在接觸反應時間為25min時，設備出水濃度為0.084mg/L，達到國家飲用水衛生標準對錳的要求。

3 結論

通過對錳砂濾床-超濾組合工藝除錳效果系統研究，得出以下結論：組合工藝凈化出水中錳濃度隨接觸反應時間的增加（濾速的減小）而下降，在相同反應時間下，隨錳砂投加量的增加而下降。出水水質滿足《國家飲用水衛生標準》（GB5749-2006）要求，出水錳的濃度<0.1mg/L。

參考文獻：

[1]徐躍衛，董一華等.超濾技術及其在水處理中的應用[J].山西建筑，2017（07）：143-144.

[2]崔淑霞.超濾技術在飲用水深度處理上的應用[J].中國農村水利水電，2009（02）：61-62.

[3]李圭白，劉超.地下水除鐵除錳[M].北京：中國建筑工業出版社，1987.

作者簡介：曾慶仕（1991-），男，江西吉安人，碩士研究生，研究方向：水文學與水資源管理。