水的其他处理方法

1、6-1地下水除铁除锰一、含铁地下水水质一、含铁地下水水质1.分布普遍2.含铁量 因我国地下水分布较广，铁和锰共存于地下水中，含铁量高于含锰量，从含铁量来看： 10 mg/L 10 mg/L 较多；较多； 2030 mg/L 2030 mg/L 较少；较少； 30 mg/L 30 mg/L 罕见罕见。国家标准规定：国家标准规定：FeFe0.3 mg/L, Mn0.3 mg/L, Mn0.1 mg/L .0.1 mg/L .3 3、铁、锰对日常生活及生产的危害、铁、锰对日常生活及生产的危害4.4.含铁形态含铁形态( (溶解性铁的化合物）溶解性铁的化合物） 我国地下水我国地下水PH=58PH=58，

2、多数在，多数在6.07.56.07.5，在地表水中，在地表水中含有溶解氧，铁、锰主要以不溶解含有溶解氧，铁、锰主要以不溶解 Fe(OHFe(OH）、）、MnOMnO2 2状态状态存在，所以铁、锰含量不高。存在，所以铁、锰含量不高。 由于地下水、湖泊和水库深层水中缺少溶解氧，以至由于地下水、湖泊和水库深层水中缺少溶解氧，以至使使FeFe3+3+和和MnMn4+4+还原成为溶解的还原成为溶解的FeFe2+2+和和MnMn2+2+ ，因而铁的含，因而铁的含量较高。，需加以处理。量较高。，需加以处理。 FeFe2+2+或水合离子形式或水合离子形式Fe(OHFe(OH）+ +Fe(OHFe(OH）3 3

3、- -存在。存在。 FeFe2+2+或或FeFe3+3+形成的络合物形成的络合物二、地下水除铁的方法二、地下水除铁的方法去除去除FeFe2+2+主要方法有：主要方法有：1.1.氧化法氧化法 (1)(1)空气氧化法空气氧化法 自然氧化法自然氧化法 接触氧化法接触氧化法 a.a.天然锰砂；天然锰砂； b.b.其它滤料；其它滤料； c.c.地层过滤。地层过滤。2)2)药剂氧化法药剂氧化法 CLCL2 2氧化法氧化法 KMnOKMnO4 4氧化法氧化法2.2.沉淀法（石灰处理法）沉淀法（石灰处理法）3.3.离子交换法离子交换法4.4.掩蔽法掩蔽法 当当FeFe2+2+很低时，在工业用很低时，在工业用水

4、中加入某种有机或无机的水中加入某种有机或无机的络合物，使形成络合物，使形成FeFe3+3+ ，不发，不发生沉淀。生沉淀。 以上方法空气氧化法最经以上方法空气氧化法最经济，在实际中应用最普遍。济，在实际中应用最普遍。（一）自然氧化法的原理（曝气氧化法）（一）自然氧化法的原理（曝气氧化法）1.1.氧化氧化 反应生成沉淀后反应生成沉淀后分离（沉淀、过滤）分离（沉淀、过滤）2.2.亚铁氧化过程亚铁氧化过程 4Fe4Fe2+ 2+ +O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe O=4Fe 3+3+ +4OH +4OH- - （氧化）（氧化） FeFe3+3+ +3H +3H2 2O=Fe(OH)O=Fe(

5、OH)3+3+3H+3H+ + （水解）（水解） 将将+ + 4Fe4Fe2+2+ +O +O2 2+10H+10H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3+3+8H+8H+ +A.A.理论需氧量理论需氧量2214. 0FeO PHPH、温度对、温度对Fe2+Fe2+的影响速度都很大的影响速度都很大，PH1PH1， OH-OH- 1010倍，氧化速度倍，氧化速度100100倍；温度倍；温度1515，反应速度，反应速度1010倍。倍。低温、低低温、低PHPH氧化速度相当慢，甚至达一周以上，也不能达到完全氧化速度相当慢，甚至达一周以上，也不能达到完全氧化，此外还受碱度、溶解性硅酸等物质的影响氧

6、化，此外还受碱度、溶解性硅酸等物质的影响流程为：流程为： O O2 2 CO CO2 2含铁地下水含铁地下水 除铁水除铁水 曝曝 气气 氧化反应沉淀氧化反应沉淀 过过 滤滤 2222OHOFekdtFed曝气的目的：曝气的目的： 1.1.散除散除COCO2 2 ，提高，提高pH pH ，增大氧化速度；，增大氧化速度； 2.2.增加增加 O O2 2 ；自然氧化法缺点自然氧化法缺点：1.v1.v低，需采用较厚的滤层；低，需采用较厚的滤层； 2.2.絮凝体附着力很差，工作周期末水质差；絮凝体附着力很差，工作周期末水质差； 3.3.工艺流程复杂，占地大费用高；工艺流程复杂，占地大费用高； 4.4.它

7、的适用范围小，受很多因素影响，设计前，它的适用范围小，受很多因素影响，设计前，最好做实验，不然有可能失败，（最好做实验，不然有可能失败，（pH pH 7 7，还受原物，还受原物质质SiOSiO2 2影响）影响）（二）接触氧化法除铁（二）接触氧化法除铁1.1.特点特点 原水曝气后进入滤层，在滤层中完成氧化和截留过原水曝气后进入滤层，在滤层中完成氧化和截留过程。程。 与自然氧化法相比是氧化环境不同。与自然氧化法相比是氧化环境不同。2.2.除铁理论除铁理论 新铺的天然锰砂除铁不明显，出水不达标，直至滤新铺的天然锰砂除铁不明显，出水不达标，直至滤料表面覆盖有棕黄色或黄褐色的铁质氧化物时，除铁效料表面覆

8、盖有棕黄色或黄褐色的铁质氧化物时，除铁效果才显示。此过程称为成熟期。果才显示。此过程称为成熟期。原理：原理： 在滤料表面生成的在滤料表面生成的Fe(OOH)3Fe(OOH)3 H H2 2O O（活性铁质滤膜）（活性铁质滤膜）有自动催化作用，除铁能力强。有自动催化作用，除铁能力强。 自然氧化形成的自然氧化形成的Fe(OH)Fe(OH)3 3无催化能力无催化能力 优点：优点： 含铁地下水的含铁地下水的PHPH都满足要求，因此不受都满足要求，因此不受PHPH限制，限制，大大扩大了使用范围。大大扩大了使用范围。 曝气目的是溶氧，不要求散除曝气目的是溶氧，不要求散除COCO2 2，曝气装置简单、，曝气

9、装置简单、高效。高效。 水中硅酸（水中硅酸（SiOSiO2 2）对接触氧化无干扰。对接触氧化无干扰。 载体载体锰砂、石英砂锰砂、石英砂 作用一样，但锰砂和石英砂初期吸附容量是不同的。作用一样，但锰砂和石英砂初期吸附容量是不同的。 石英砂吸附能力小，开始效果不好。（成熟期一般要石英砂吸附能力小，开始效果不好。（成熟期一般要2 2个月）个月） 锰砂吸附能力大，开始就能机械吸附，所以开始效锰砂吸附能力大，开始就能机械吸附，所以开始效果就好。果就好。流程为：流程为： O O2 2含铁地下水含铁地下水 除铁水除铁水 曝曝 气气 催化氧化过滤催化氧化过滤成熟期成熟期 含铁低，成熟期得达一个月以上；含铁低，

10、成熟期得达一个月以上； 含铁高，成熟期可能含铁高，成熟期可能7878天。天。 加速石英砂成熟过程：加速石英砂成熟过程： 加加FeSOFeSO4 4, ,提高提高FeFe2+2+可使可使FeFe2+2+达达100200mg/L,100200mg/L,生生成滤膜快，成滤膜快，3 3天就可以成熟（人工锈砂）。天就可以成熟（人工锈砂）。（三）曝气装置（三）曝气装置根据原水水质和曝气要求选定。根据原水水质和曝气要求选定。分类：分类：1. 1. 气泡式，气泡式，将空气以气泡形式分散于水中。将空气以气泡形式分散于水中。2. 2. 喷淋式喷淋式：将水以水滴或水膜的形式分散于空气中。：将水以水滴或水膜的形式分散

11、于空气中。 2.水射器曝气1.压缩空气曝气利用空压机进行曝气。适用：小型设备、原水铁锰含量较低且无须除二氧化碳以提高pH值。 3.配水跌水曝气 4.表面曝气三、地下水除锰三、地下水除锰（一）锰的存在形态及性质（一）锰的存在形态及性质1.主要是：二价锰(Mn2+)和(Mn4+)四价锰, Mn4+在天然水中溶解度甚低，不足为害，所以溶解状态的主要是Mn2+。2.锰和铁共存，铁比锰更易被O2 氧化。3.水中不含氧O2，是地下水中铁、锰存在的必要条件。4.提高PH，有利于铁(Fe2+)、锰(Mn2+)的氧化。（二）除锰的方法（二）除锰的方法 含Mn2+地下水曝气后，经滤层过滤，能使高价锰的氧化物逐渐附

12、着在滤料表面上，形成黑色或暗褐色的锰质活性滤膜，有接触催化作用，提高氧化速度，使Mn2+在较低的PH条件下，就能氧化为高价锰而从水中除去。 首先Mn2+被滤膜吸附，然后再被溶解氧氧化，又生成新的滤膜物质，是自动催化过程。 铁的氧化还原电位比锰低， Fe2+对高价锰便成为还原剂，因此， Fe2+能大大阻碍Mn2+的氧化。3.3.工艺流程工艺流程 为除锰一般要将水的为除锰一般要将水的PHPH提高到提高到7.57.5左右，含锰地下水绝大多左右，含锰地下水绝大多数低于数低于7.57.5，所以曝气散除水中，所以曝气散除水中COCO2 2，提高，提高PHPH， 在地下水中即含锰又含铁的情况下，一般要先除在

13、地下水中即含锰又含铁的情况下，一般要先除FeFe2+2+，后除，后除MnMn2+2+（首先吸附（首先吸附FeFe2+2+ ，然后吸附，然后吸附MnMn2+2+ ）当水中碱度大于当水中碱度大于2.0mg/l2.0mg/l；铁小于；铁小于5.0mg/l5.0mg/l；锰小于；锰小于1.5mg/l1.5mg/l时时可采用简单爆气一级过滤法处理可经过一级过滤去除。可采用简单爆气一级过滤法处理可经过一级过滤去除。其流程为：其流程为： O O2 2 CO CO2 2 消毒消毒含含FeFe2+2+、MnMn2+2+地下水地下水 出水出水 曝曝 气气 除除Fe2+Fe2+、Mn2+Mn2+滤池滤池 2F2Fe

14、 e2+2+M+Mn nO O2 2+H+H2 2O=2FO=2Fe e3+3+M+Mn n2+2+4OH+4OH- -所以，只有在水中基本不存Fe2+在的情况下， Mn2+才能被氧化。 O2 O2 消 毒含Fe2+、Mn2+地下水 出水 曝 气 除Fe2+滤池 充分曝气 除Mn2+滤池单级过滤： 系统简单、费用较低、当Fe2+ 、Mn2+含量较低时，宜优先考虑采用。双级过滤： 可靠、但系统复杂、费用较高。 当Fe2+、Mn2+较高，或含Mn2+一般而含Fe2+量很高时，宜采用二级过滤处理流程。当水中铁的含量大于5mg/l；锰大于1.5mg/l时一般采用二级过滤工艺。一、饮用水中的氟一、饮用水

15、中的氟 少量，对人体有益少量，对人体有益 过量的氟进入人体后，主要沉积在牙齿和骨骼上，过量的氟进入人体后，主要沉积在牙齿和骨骼上，形成氟斑牙和氟骨症。形成氟斑牙和氟骨症。 对神经系统、消化系统影响对神经系统、消化系统影响 世界各国饮用水中氟含量的规定并不一致世界各国饮用水中氟含量的规定并不一致 ，我国饮，我国饮用水标准中规定氟的含量不超过用水标准中规定氟的含量不超过1mg/L1mg/L 二、除氟的方法二、除氟的方法通常采用的是通常采用的是吸附过滤法吸附过滤法 采用的除氟剂有：磷酸三钙（骨炭采用的除氟剂有：磷酸三钙（骨炭) )、活性氧化活性氧化铝。铝。混凝沉淀法，混凝沉淀法，投入硫酸铝、氯化铝或

16、者碱式投入硫酸铝、氯化铝或者碱式氯化铝使氟化物产生沉淀氯化铝使氟化物产生沉淀电渗析、反渗透以及离子交换法电渗析、反渗透以及离子交换法也可用于水的除也可用于水的除氟、在除盐的同时氟得以去除。氟、在除盐的同时氟得以去除。三、活性氧化铝法活性氧化铝法在酸性溶液中，活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有在酸性溶液中，活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大选择性。极大选择性。吸附过程吸附过程含氟水经过比表面积较大的活性氧化铝含氟水经过比表面积较大的活性氧化铝吸附过滤层。在吸附过滤层。在PHPH值值5 56 6的条件下，水中氟离子被的条件下，水中氟离子被吸附生成难溶解的氟化物而被除去，吸附生成难溶解的氟化物而被除

17、去， 活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，转变成活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，转变成硫酸盐型硫酸盐型 (Al(Al2 2O O3 3) )n n 2H 2H2 2O O SOSO4 4 2 2 (Al(Al2 2O O3 3) )n n H H2 2SOSO4 4 2OH2OH其除氟反应式如下：其除氟反应式如下： (Al(Al2 2O O3 3) )n n H H2 2SOSO4 42F2F (Al(Al2 2O O3 3) )n n 2HF2HFSOSO4 4 2 2吸附剂再生吸附剂再生吸附剂失效后，用吸附剂失效后，用硫酸铝溶液硫酸铝溶液进行进行再生，以恢复其吸附能力。再生，以恢复其吸

18、附能力。 活性氧化铝除氟的影响因素活性氧化铝除氟的影响因素 与原水中氟浓度、与原水中氟浓度、PHPH值，活性氧化铝颗粒大值，活性氧化铝颗粒大小等因素小等因素 试验证明：加酸或二氧化碳调节试验证明：加酸或二氧化碳调节PH值到值到5.5-6.5之间，并之间，并采用小颗粒活性氧化铝，能提高去除效果。采用小颗粒活性氧化铝，能提高去除效果。 四、骨炭法或称磷酸三钙，或称磷酸三钙，骨炭的主要成分是羟基磷酸钙，骨炭的主要成分是羟基磷酸钙，CaCa3 3（POPO4 4）2 2 CaCOCaCO3 3或或CaCa1010（POPO4 4）6 6 （OHOH）2 2其除氟反应式如下：其除氟反应式如下：CaCa1

19、010（PO4PO4）6 6 （OHOH）2 22F2F CaCa1010（PO4PO4）6 6 F F2 22OH2OH缺点：缺点： 机械强度差，再生液为碱液，吸附性能衰减快。机械强度差，再生液为碱液，吸附性能衰减快。6-3 活性碳吸附活性碳吸附n1 1、活性炭的制备、活性炭的制备n 活件炭是用含炭为主的物质活件炭是用含炭为主的物质( (如木材、煤如木材、煤) )作原料，经高温炭化和活化而制成的疏水性吸作原料，经高温炭化和活化而制成的疏水性吸附剂，外观呈黑色。附剂，外观呈黑色。 2 2、活性炭的性质、活性炭的性质 物理性质物理性质巨大的比表面积。可达巨大的比表面积。可达5005001700m

20、1700m2 2g g 发达的空隙结构。微孔、中孔、大孔。发达的空隙结构。微孔、中孔、大孔。孔隙分类微孔、微孔、中孔中孔大孔大孔尺寸分（mm） 1-21-2, 2525 分类：分类：粒状（粒状（GAC)GAC)和粉末状和粉末状(PAC)(PAC)两种两种 粉末状直径小于粉末状直径小于0.074mm0.074mm（200200目）目） 粒状直径大于粒状直径大于0.1mm0.1mm（140140目）目）化学性质化学性质 复杂的含氧官能团及碳氢化合物，包括羧基、酚羟基、复杂的含氧官能团及碳氢化合物，包括羧基、酚羟基、醚类、酯等及环状过氧化物。醚类、酯等及环状过氧化物。 具有良好的吸附性能和稳定的化学

21、性质，可以耐强酸、具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。 3 3、活性碳的功能、活性碳的功能在水和废水处理中，广泛应用。在水和废水处理中，广泛应用。饮用水中，主要表现为：饮用水中，主要表现为： （1 1）臭和味的去除）臭和味的去除 （2 2）总有机碳去除）总有机碳去除 （3 3）消毒副产物前驱物去除）消毒副产物前驱物去除 （4 4）挥发性有机物去除）挥发性有机物去除 三氯乙烯和四氯三氯乙烯和四氯乙烯乙烯 （5 5）人工合成有机物去除）人工合成有机物去除影响吸附的因素：比表面积、孔结构、操作条件影响吸附的因素：比表面积、孔结构、操作条件等等 吸附容量的测定吸附容量的测定吸附等温线试验吸附等温线试验（1）试验方法）试验方法 在恒定温度下，在恒定温度下，n个烧杯容积个烧杯容积V(L)溶质浓度溶质浓度C0(mg/L）的水样，