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1、生物除鐵除錳濾池的曝氣溶氧研究論文摘要：從理論計(jì)算和試驗(yàn)兩方面探討了生物除鐵除錳濾池中的曝氣溶氧問題。結(jié)果表明，生物濾層除鐵除錳不需要高溶解氧，也不需要通過散除CO2來提高原水的pH值，相反CO2可作為微生物繁殖代謝的碳源。認(rèn)為簡單的曝氣充氧方式與生物濾池的結(jié)合可大大簡化傳統(tǒng)的處理流程。關(guān)鍵詞：生物濾池除鐵除錳需氧量曝氣對于傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝，曝氣的主要目的是向水中充氧，并充分散除水中的CO2以提高pH值。因此，對于接觸氧化除鐵除錳(特別是除錳)，一般都要求較大的曝氣強(qiáng)度。生物除鐵除錳機(jī)制指出.freelg/L，
2、理論上去除鐵的濃度上限應(yīng)為9.17/0.143=65mg/L。試驗(yàn)表明，在自然氧化除鐵的條件下是不可能達(dá)到該值的。根據(jù)有關(guān)資料，18℃時(shí)去除鐵的濃度上限只為30mg/L，反推過剩系數(shù)為a=9.17/(0.143×30)=2.18。在生物除鐵除錳濾層中，F(xiàn)e2+、Mn2+的氧化都是在pH值中性條件下進(jìn)行的，不要求散除CO2，實(shí)際上生物氧化速率幾乎不受溶解氧過剩系數(shù)的影響。過剩系數(shù)a可取更低值，實(shí)際工程中取1.5足夠。假設(shè)地下水中含鐵濃度為15mg/L，含錳2mg/L，那么進(jìn)行生物除鐵、除錳的需氧量為：［O2］
3、=(1.5(0.143［Fe2+］+0.29［Mn2+］)=4.1mg/L我國地下水的鐵、錳濃度大多數(shù)都在［Fe2+］=15mg/L，［Mn2+］=2mg/L之下。實(shí)際工程中各地除鐵除錳水廠如果采用生物機(jī)制，那么所需溶解氧量是很有限的。2需氧量試驗(yàn)2.1材料和方法①試驗(yàn)濾料為培養(yǎng)成熟的錳砂，原水為含鐵、錳的地下水，試驗(yàn)濾柱為有機(jī)玻璃柱，直徑為100mm，濾層厚為1.2m，承托層厚為0.5m。采用蓮蓬頭噴淋曝氣，曝氣量可調(diào)；濾速為12.7m/h，用DO測定儀連續(xù)在線測定進(jìn)出水的DO含量，同時(shí)取樣分析進(jìn)、出水的鐵、
4、錳濃度。試驗(yàn)測定(或取樣)時(shí)間間隔為1h。②試驗(yàn)濾料為運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間但未成熟的錳砂，原水為含鐵、錳的地下水，試驗(yàn)用生產(chǎn)濾池面積為2.4m×3.6m，濾層厚為1.2m。采用跌水曝氣充氧，單寬流量為20m3/(m·h)。用DO測定儀測定進(jìn)出水DO含量，同時(shí)取樣分析進(jìn)出水鐵、錳濃度。2.2結(jié)果與分析①不同曝氣強(qiáng)度下的單錳過濾改變原水的曝氣強(qiáng)度，考察不同DO水平下成熟錳砂濾柱在深760mm處出水的DO變化和錳去除情況。原水中錳含量為3.832～3.938mg/L。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。由圖1可以看出，原水DO含量從3.0m
5、g/L逐漸提高到6.0mg/L，原水經(jīng)過760mm生物濾層后，DO消耗量變化不大，基本維持在0.5mg/L左右，錳去除率也比較穩(wěn)定(63%～72%)。由此可見，水中DO含量在3.0～6.0mg/L范圍內(nèi)變化，對錳的生物去除并無明顯的促進(jìn)作用。②DO在適當(dāng)范圍內(nèi)的單錳過濾根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，在一定范圍內(nèi)調(diào)整原水DO含量，測定成熟錳砂濾柱在深760mm和1200mm處錳的去除情況。原水錳含量為4.887mg/L，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，原水DO在3.1～4.5mg/L水平下，經(jīng)過1.2m厚的生物濾層，錳的去
6、除率＞90%且出水穩(wěn)定。這進(jìn)一步說明了原水DO在適當(dāng)范圍內(nèi)，是生物濾層除錳過程的非限定性因素。實(shí)際上用于生物濾層除錳的DO量是非常小的，但還要考慮到濾層中的除鐵需氧量，不能使水中DO含量太低。③DO(4.5mg/L)對生物除鐵除錳的影響?yīng)D3表示的是在原水含鐵量較高情況下，采用跌水曝氣溶氧的生產(chǎn)濾池在培養(yǎng)成熟過程中DO消耗量變化的情況。原水含鐵為7.45～10.16mg/L，含錳為1.19～1.38mg/L。圖3生物濾層除鐵除錳與DO變化原水DO在4.5mg/L的條件下，地下水總鐵平均為8mg/L，錳平均為1
7、.4mg/L，實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)全過程的順利進(jìn)行。由圖3可以看出，鐵的去除在生物濾層成熟過程中比較穩(wěn)定，因此對氧的需求變化不大。以出水錳穩(wěn)定在0.05mg/L以下作為濾層成熟的標(biāo)準(zhǔn)，可以看出濾層成熟前后DO消耗量有所增加，這與錳去除率的提高是一致的。成熟后濾層DO消耗量維持在1.6～2.0mg/L之間，趨于穩(wěn)定。與前面兩個(gè)試驗(yàn)相比較，因?yàn)樵F量較高，濾層消耗DO量有所增加，但經(jīng)簡單的曝氣，原水DO含量達(dá)4.5mg/L左右時(shí)，鐵錳氧化細(xì)菌的實(shí)際需氧量還是過剩的。④分析與討論生物濾柱的除鐵除錳，運(yùn)行的每一個(gè)因素都與其
8、存在的微生物相關(guān)。成熟的生物除鐵除錳濾層實(shí)際是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，鐵錳氧化細(xì)菌的種類繁多，去除鐵錳的機(jī)理也各不相同。但有一點(diǎn)是肯定的，即在滿足濾層中微生物生理需要的前提下，較小的氧過剩系數(shù)即可達(dá)到生物濾層的穩(wěn)定運(yùn)行；而且有很大一部分鐵錳氧化細(xì)菌屬微好氧菌，過度的曝氣不僅造成能量浪費(fèi)，還會抑制某些細(xì)菌的活性，產(chǎn)生負(fù)面影響。在生物除鐵除錳濾層中，鐵錳的氧化都是在pH值中性條件
