生物除鐵錳概述.doc

《生物除鐵錳概述.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。

1、生物除鐵除錳的概述1生物除鐵除錳技術的發(fā)現(xiàn)早在上世紀三十年代人們對能氧化二價鐵的細菌就有所發(fā)現(xiàn)，學者們甚至把能氧化鐵的一大類細菌統(tǒng)稱為鐵氧化細菌，并且在輸水管道銹蝕方面對于鐵氧化細菌有相當深入的研究。但在水質凈化工程上的應用卻無人問津。1986年中國市政工程東北設計研究院在沈陽李觀卜微污染含鐵含錳地下水凈化試驗中，發(fā)現(xiàn)濾層中有較多的微生物存在，出水鐵、錳合格，并且COD和NH3-N有較高的去除率，提出地下水中鐵、錳的生物氧化現(xiàn)象。1987年5月至9月，該院在鞍山大趙臺水廠進行了“除鐵除錳試驗研究”。采用跌水

2、曝氣一級錳砂過濾的簡單流程，地下水鐵、錳得以很好的去除。同時進行了室內機理試驗，指出濾砂表面的活性膜不是單純的無機鐵、錳氧化物，而是有微生物代謝的生物活性濾膜。提出了“地下水中錳的去除是濾池中客觀存在的生物、化學、物理等綜合作用的結果”2生物除鐵除錳技術的確立九十年代初，中國市政工程東北設計研究院以“生物固錳除錳技術”為題進行“八五”科技攻關(85-05-02)。終于揭示了在pH中性域條件地下水除錳的機制，明確指出，在pH中性域條件下，除鐵除錳濾層中Mn2＋的氧化是以Mn2+氧化菌為主的生物氧化作用。在這一

3、生物濾層中，Mn2+首先吸附于細菌表面，然后在細菌胞外酶的作用下氧化為Mn2+，從而從水中除掉。山于Mn2十在pH中性域條件卜，非常穩(wěn)定，進入濾層前不會因曝氣而被空氣所氧化，因而不會生成類似氫氧化鐵的細碎的膠體顆粒，穿透濾層，因此可以被生物濾層氧化得很徹底，從這個意義上講，打破了除錳難的觀念，應該說除錳比除鐵容易。除錳濾池在投入運行之后，隨著微生物的接種、培養(yǎng)、馴化，為生物數(shù)量從nX10CFU/mL濕砂逐步增長到nX10CFU/mL濕砂。微生物的對數(shù)增長期與錳去除率的對數(shù)增長期相對應。所謂除錳濾層的成熟，就

4、是濾層中微生物群落繁殖代謝達到平衡的過程。凡是除錳效果好的濾池，都具有微生物繁殖代謝的條件。在實驗室試驗中還探討了Fe2十、Fe3十的氧化還原對錳細菌的氧化活性的影響，初步指出某些錳細菌菌種的氧化活性依賴于鐵離子的存在，F(xiàn)e2十的氧化對錳細菌的活性有激活作用。建議除鐵除錳水廠采用一級曝氣一級過濾的流程。并成功地調試了撫順開發(fā)區(qū)除鐵除錳水廠。1996年6月該研究成果通過了驗收和鑒定.3國內除鐵除錳理論的發(fā)展地下水除鐵最初采用的是自然氧化除鐵工藝[51。這種工藝一般由曝氣、氧化反應、沉淀和過濾組成，其系統(tǒng)復雜，

5、設備龐大，設備投資多，并且除鐵錳效果有時還達不到用水要求。60年代，在我國試驗成功接觸氧化除鐵工藝，這是將催化技術應用于地下水除鐵的一種新工藝。將曝氣后的含鐵地下水經(jīng)過濾層過濾，水中二價鐵的氧化反應能在濾層中完成，并同時將鐵質截留于濾層中，從而一次完成了全部除鐵過程，使處理系統(tǒng)大為簡化。曝氣后的含鐵地下水經(jīng)濾池過濾，從而完成除鐵過程。在該系統(tǒng)中，水的總停留時間減少，使處理設備投資大為降低。地下水除錳要比除鐵困難得多。所以發(fā)展也比較緩慢。長期以來，許多以含鐵含錳地下水為水源的水廠實際上只能除鐵，不能除錳。自5

6、0年代末期，開始采用接觸氧化法除錳，即利用具有催化作用的錳質活性濾膜除錳。水中的二價錳在錳質濾膜催化作用下，能迅速被溶解氧化而從水中除去。這種除錳方法，以空氣中的氧氣作為氧化劑，不需要向水中投加任何藥劑，經(jīng)濟簡便，效果穩(wěn)定，比較適合在我國推廣.70年代末，研究人員發(fā)現(xiàn)水中的鐵對接觸氧化法除錳有干擾，于是出現(xiàn)了兩級過濾處理系統(tǒng)。含鐵含錳地下水，經(jīng)充分曝氣后，先經(jīng)第一級濾池除鐵，再經(jīng)第二級濾池除錳，用以處理含鐵含錳高的地下水.接觸氧化法除錳要求曝氣后的水具有較高的pH值。當?shù)叵滤膒H值較低時，需要大幅度提高水

7、的pH值。80年代初，我國地下水除錳的科研工作取得了顯著進展，提出了能取得良好除錳效果的工藝流程和技術條件，接觸氧化法除錳工藝在我國開始得到迅速推廣.“九五”期間，我國進行了“生物除鐵除錳成套技術研究”，終于解決了生物除鐵除錳工藝的生產(chǎn)性問題，并確定了生物除鐵除錳水廠成套技術，最終將“生物固錳除錳技術”與生產(chǎn)實際結合起來，使我國在該技術領域的基礎研究和工程實踐躍居到國際領先水平。近來，筆者會同中國市政工程東北設計院對細菌除鐵除錳進行了深入研究，使我國除鐵除錳技術進一步發(fā)展，提出了生物、化學、物理綜合作用的觀

8、點，認為鐵細菌在除錳過程中有重要作用.4國外除鐵除錳研究現(xiàn)狀國外地下水中鐵錳含量超過飲用水標準的現(xiàn)象也是很普遍的，如美國、法國、意大利、瑞典、日本、德國、芬蘭等許多國家和地區(qū)。國外對地下水除鐵除錳的研究始于一百多年前。1868年在歐洲荷蘭建成第一座大型除鐵裝置，第一座除錳水廠于1874年在德國Charlottenburg建成。國外傳統(tǒng)的除鐵除錳工藝一般是曝氣后加入中間試劑(如強氧化劑、絮凝劑，氫氧化物等)，然后過