生物除鐵除錳水廠的工藝設(shè)計與運行效果

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1、生物除鐵除錳水廠的工藝設(shè)計與運行效果摘要：在生物除鐵除錳技術(shù)指導(dǎo)下設(shè)計建造的沈陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)供水廠，是我國第一座成規(guī)模的典型的地下水生物除鐵除錳水廠。它的工藝特點體現(xiàn)在跌水弱曝氣，在同一生物濾層中除鐵除錳及培養(yǎng)期、穩(wěn)定期的反沖洗機制。生物濾層培養(yǎng)成熟后，濾池鐵錳去除效率達9%以上，出水水質(zhì)優(yōu)于國家標準，取得了穩(wěn)定的運行效果。關(guān)鍵詞：生物除鐵除錳工藝設(shè)計運行效果早在20世紀80年代，中國市政工程東北設(shè)計研究院就在水處理試驗和實踐中發(fā)現(xiàn)了微生物對地下水中錳的去除作用，隨后在我國率先開展了生物除鐵除錳技術(shù)的研究工作［1～2］，在“八五”科技攻關(guān)課題中提出并確立

2、了生物固錳除錳技術(shù)，在“九五”科技攻關(guān)課題中，確定了生物除鐵除錳水廠成套技術(shù)，解決了生物除鐵除錳工藝的生產(chǎn)性問題［3］。沈陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)供水廠就是在生物除鐵除錳技術(shù)指導(dǎo)下設(shè)計建造的我國第一座成規(guī)模的典型的地下水生物除鐵除錳水廠。該供水廠分兩期設(shè)計施工，一期工程于1999年7月開始設(shè)計、建造，至XX年5月完工并通水，XX年12月底濾池穩(wěn)定運行，濾池出水鐵為痕量，錳小于/L，出水水質(zhì)優(yōu)于國家生活飲用水標準。1　工藝設(shè)計　技術(shù)路線確定沈陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)供水廠原水為深井地下水，由于原水中含有鐵和錳，尤其是錳含量相當高，凈水的主要目標是除鐵除錳，所以凈化工藝采用生

3、物除鐵除錳技術(shù)，主要體現(xiàn)在：跌水弱曝氣；在同一生物濾層中除鐵除錳；培養(yǎng)期、穩(wěn)定期的反沖洗機制。　工藝流程及主體構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)和特點圖1　凈水工藝流程水廠占地2，分為三個功能區(qū)：水處理區(qū)、鐵泥處理區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)。全廠設(shè)計處理能力為1萬m3/d，整個工程分兩期實施，每期萬m3/d。目前已建成一期水處理區(qū)和輔助生產(chǎn)區(qū)，一期水處理區(qū)包括：跌水曝氣池2座,單池內(nèi)徑；普通快濾池2列，每列6個單池；清水池2座；吸水井1座；送水泵房1座；反沖洗系統(tǒng)；加氯系統(tǒng)。其工藝流程見圖1。從圖1中可以看出，跌水曝氣池和生物除鐵除錳濾池是整個供水廠水質(zhì)凈化的核心，其構(gòu)筑物主要設(shè)計參數(shù)及

4、特點如下。跌水曝氣池。跌水曝氣池是凈化系統(tǒng)的第一單元構(gòu)筑物，曝氣方式采用跌水弱曝氣。之所以采用弱曝氣原因有三：一是生物除鐵除錳機制指出，在pH中性范圍內(nèi)，Mn2+的氧化不是錳的氧化物的自催化作用，而是以Fe2+，Mn2+氧化細菌為主的生物氧化作用，研究證明有很大一部分鐵錳氧化細菌屬微好氧菌［4］，過度的曝氣不僅造成能量浪費，還會抑制某些細菌的活性，產(chǎn)生負面影響；二是在生物除鐵除錳濾層中不要求散失CO2，因為水中CO2是微生物繁殖代謝的重要碳源；三是研究證明Fe2+對維系生物濾層中生物群系的平衡起到了至關(guān)重要的作用，強曝氣將使原水中大量的Fe2+在進入濾層前

5、氧化成Fe3+，F(xiàn)e3+絮凝體易堵塞濾層和穿透濾層，影響出水水質(zhì)，而Fe2+的減少又嚴重影響生物濾層的穩(wěn)定性。從以上三點可以看出生物除鐵除錳技術(shù)在曝氣方面與傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝相比有很大不同，傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝曝氣的主要目的是向水中溶解足夠數(shù)量的氧氣，并充分散除水中的CO2、提高pH，因此一般都要求較大的曝氣強度，而生物除鐵除錳機制要求弱曝氣。研究表明曝氣后水中溶解氧維持在3～mg/L即可滿足生物濾池運行要求。跌水曝氣池具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低、能耗小、曝氣效果穩(wěn)定的優(yōu)點，特別適用于大中型水廠。曝氣池跌水高度在0.～1m的范圍內(nèi)，曝氣后水中的溶解氧就能達到4～m

6、g/L，可以滿足生物除鐵除錳濾層要求。該工藝曝氣池跌水高度為，單寬流量為3/，有效水深。(2)生物除鐵除錳濾池。濾池分為獨立的兩列，每列設(shè)計水量為3200m3/d，每列共有個單元濾池。單池平面尺寸為×，池深，設(shè)計濾速m/h，強制濾速/h。濾料采用普通石英砂,厚度1m，粒徑0.～。承托層采用卵石墊層，分四層，總厚度500mm。濾池采用大阻力配水系統(tǒng)，采用中央集水池配水。反沖洗采用單獨水洗。傳統(tǒng)接觸氧化除鐵除錳理論要求先除鐵后除錳，即除鐵與除錳要分別在兩個濾池中完成，因此必須采用一級曝氣過濾除鐵、二級曝氣過濾除錳的工藝。而生物除鐵除錳技術(shù)認為地下水中鐵錳的性質(zhì)

7、相近，可以在同一生物濾層中被去除，而且研究還證明，生物濾層對氨氮也有很好的去除效果。因此生物除鐵除錳工藝完全可以采用一級曝氣過濾的簡縮流程?！》礇_洗機制生物除鐵除錳濾池的反沖洗機制在生物濾池培養(yǎng)階段和穩(wěn)定運行階段是不同的。培養(yǎng)階段為利于微生物的生長繁殖，使生物濾層盡快成熟，反沖洗的原則是弱；而在穩(wěn)定運行階段，應(yīng)適當加大反沖洗力度，以防止濾層板結(jié)。適宜的反沖洗是保證濾層經(jīng)濟有效運行的必要條件。該工藝正常運行時的反沖洗參數(shù)為反沖洗強度1L/，反沖洗歷時min，反沖洗周期7h?！∩锍F除錳濾池的運行效果.1　原水水質(zhì)該供水廠原水為深井地下水，凈水的主要目標是除

8、鐵除錳，原提供給設(shè)計單位的水質(zhì)參數(shù)是/L，Mnmg/L。但在調(diào)試運