CN105948310A - 一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺 - Google Patents

一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，其特征在于，包括如下步骤：利用自动加药系统调节pH值并氧化铁锰离子；锰砂滤料去除剩余的铁锰离子和部分的铁锰固态物质；石英砂滤料去除水体浊度和悬浮物质。本发明提供的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，利用氢氧化钠和高锰酸钾的自动投加同时调节pH值并氧化铁锰离子，把低价态铁锰氧化成高价态固态铁锰；后续通过锰砂滤料，进一步吸附和氧化未去除彻底的铁锰离子，并能截留一部分固态铁锰；最终通过石英砂滤料，进一步去除水体浊度和悬浮物质。此工艺自动化程度高，并且管理方便。

Description

一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺
技术领域
本发明涉及水处理技术应用领域，具体涉及一种应对铁锰污染并且能够根据进水铁锰含量自动控制精确反应参数的组合工艺。
背景技术
铁锰金属元素，在自然界的岩石和土壤中都很常见。地表水铁锰超标的情况主要发生在以大型水库作为水源地的水厂，原因多为地质污染。地下水和地表水中超标的铁最初都为低价形式存在，只是由于地表水和空气接触增加了水中溶解氧含量，而低价铁易于被氧化，从而在水体中形成沉淀物，所以地表水中的铁较易去除。而地表水(水库水)中的低价锰，并且大多以络合物形态存在，稳定性较强，不易被自然氧化，水库水的流动性差决定了这类水体的氧含量比其他地表水都要低，所以地表水(水库水)中大多表现为锰超标。由于地表水的浑浊度远远高于地下水，所以处理工艺上还要考虑浑浊度和悬浮物的去除。综上所述，地表水(水库水)铁锰超标的处理，相比地下水除铁锰在工艺和材料的选择上要更复杂和要求更高，相对投入也较高。
近年来针对铁锰超标，发展了自然氧化法、接触氧化法、生物法、药剂氧化法等去除方法，但是传统的滤料曝气法运行管理不便，接触曝气法对活性滤膜研究不成熟，生物法还处于实验室开发阶段，离工程应用还有较大差距。而化学药剂氧化技术除了能去除铁锰，还能对水中的嗅味物质、色度及有机污染 物有一定的去除效果，在一些中小水厂得到了广泛应用。在化学药剂法去除铁锰的过程中，有几个技术难点：氧化剂投加量难以控制；出水水质难以控制(氧化剂投加过量问题等)；浑浊度和悬浮物的去除等。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺。
新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，包括如下步骤：
利用自动加药系统调节pH值并氧化铁锰：根据水体中的原始铁锰含量，投加氢氧化钠和高锰酸钾，在合适的pH值的条件下氧化低价铁锰为高价固体铁锰，生成氢氧化铁和二氧化锰沉淀；
锰砂滤料去除剩余的铁锰离子和部分的铁锰固态物质：由于高锰酸钾投加量的偏差，导致水体中有部分的锰离子未被去除或者由于药剂过量导致的锰离子残留，通过锰砂滤料将残余的锰离子吸附去除，并能截留部分的氢氧化铁和二氧化锰固态物质，降低水体浊度；
石英砂滤料去除水体浊度和悬浮物质：由于国内天然锰砂对于浑浊度和悬浮物的去除能力远低于天然石英砂，所以在滤柱后增加石英砂滤柱，进一步截留固态铁锰物质和其他悬浮物质，从而保证出水浊度达标。
优选地，采用Design-Expert软件设计并分析关于pH值、温度和高锰酸钾投加量为自变量，铁锰去除量ΔFe、ΔMn为因变量的正交试验，分析出在一定水质条件下，ΔFe、ΔMn与pH值、温度和高锰酸钾投加量之间的模型关系式，并通过随时测定进水中铁锰浓度计算出在一定温度下需要调节的最佳pH值和高锰酸钾投加量，投加的氢氧化钠和高锰酸钾通过管道混合器和被处理水充分反 应。
优选地，为了充分发挥锰砂的作用，工艺选用二氧化锰含量高的0.8-1.2mm粒径的覆合锰砂作为滤料，同时配备自动反冲洗系统，保证整个工艺运行的自动化。
优选地，填充的天然石英砂滤料的粒径为0.5-1.0mm，同时配备自动反冲洗系统。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，利用氢氧化钠和高锰酸钾的自动投加，同时调节pH值和氧化铁锰，把低价态铁锰氧化成高价态固态铁锰；后续通过锰砂滤料，进一步吸附和氧化未去除彻底的铁锰离子，并能截留一部分固态铁锰；最终通过石英砂滤料，进一步去除水体浊度和悬浮物质。此工艺自动化程度高，并且管理方便。
2、本发明提供的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，采用自动投加高锰酸钾氧化剂和锰砂/石英砂滤柱过滤的方式，工艺简单，自动化程度高，并且层层把关，保证出水中铁锰浓度和浊度均能达标。
附图说明
图1为符合本发明优选实施例的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明是对现有水体中铁锰处理方法进行深入系统的对比研究之后完成的 自动化程度高，能精确控制反应参数的饮用水铁锰净化方法的设计，此方法通过自动投药系统、锰砂滤柱和石英砂滤柱等方法的组合利用，从而完成对水体中铁锰的去除。下面参照附图1说明本发明的具体实施方式。
1)利用自动加药系统调节pH值和氧化铁锰
采用Design-Expert软件设计并分析关于pH值、温度和高锰酸钾投加量为自变量，铁锰去除量ΔFe、ΔMn为因变量的正交试验，分析出在一定水质条件下，ΔFe、ΔMn与pH值、温度和高锰酸钾投加量之间的模型关系式，并通过随时测定的进水中铁锰浓度计算出在一定温度下需要调节的最佳pH值和高锰酸钾投加量，投加的氢氧化钠和高锰酸钾通过管道混合器和被处理水充分反应。
2)锰砂滤料去除剩余的铁锰离子和部分的铁锰固态物质
由于高锰酸钾投加量的偏差，导致水体中有部分的锰离子未被去除或者由于药剂过量导致的锰离子残留，通过锰砂滤料将残余的锰离子吸附去除，并能截留部分的氢氧化铁和二氧化锰固态物质，降低水体浊度。为了充分发挥锰砂的作用，工艺选用二氧化锰含量高的0.8-1.2mm粒径的覆合锰砂作为滤料，同时配备自动反冲洗系统，保证整个工艺运行的自动化。
3)石英砂滤料去除水体浊度和悬浮物质
由于国内锰砂对于浑浊度和悬浮物的去除能力远低于天然石英砂，所以在滤柱后增加石英砂滤柱，进一步截留固态铁锰物质和其他悬浮物质，从而保证出水浊度达标。填充的天然石英砂滤料的粒径为0.5-1.0mm，同时配备自动反冲洗系统。
本发明处理效果检测：
按照1m3/h的流量进行铁锰净化设计。
所用原水的水质指标如表1所示。
表1原水进水水质指标
序号 项目 单位 测定值
1 浊度 NTU 4.8
2 色度 铂钴色度单位 10
3 锰 mg/L 1.5
4 铁 mg/L 1.5
1)原水经过自动投药装置，调节pH值并通过管道混合器充分和投加的高锰酸钾接触后生成铁锰的高价沉淀物，通过过膜取样测试水体中离子态铁锰浓度和色度，并同时测定未过膜的水样浊度，具体水质指标参数如表2。
表2经过自动投药系统后的水质指标
序号 项目 单位 测定值
1 浊度 NTU 5.2
2 色度 铂钴色度单位 15
3 锰 mg/L 0.07
4 铁 mg/L 0
2)水体中残余的离子态铁锰和形成的铁锰沉淀物，经过锰砂过滤柱的吸附和氧化作用后，出水的水质指标参数如表3。
表3经过锰砂滤柱后的水质指标
序号 项目 单位 测定值
1 浊度 NTU 2.3
2 色度 铂钴色度单位 0
3 锰 mg/L 0.02
4 铁 mg/L 0
3)水体中的残留的悬浮物经过石英砂滤柱后，进一步去除水体浊度，出水的水质指标参数如表4。
表4经过石英砂滤柱后的水质指标
序号 项目 单位 测定值
1 浊度 NTU 0.7
2 色度 铂钴色度单位 0
3 锰 mg/L 0.01
4 铁 mg/L 0
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，其特征在于，包括如下步骤：
利用自动加药系统调节pH值并氧化铁锰：根据水体中的原始铁锰含量，投加氢氧化钠和高锰酸钾，在合适的pH值的条件下氧化低价铁锰为高价固体铁锰，生成氢氧化铁和二氧化锰沉淀；
锰砂滤料去除剩余的铁锰离子和部分的铁锰固态物质：由于高锰酸钾投加量的偏差，导致水体中有部分的锰离子未被去除或者由于药剂过量导致的锰离子残留，通过锰砂滤料将残余的锰离子吸附去除，并能截留部分的氢氧化铁和二氧化锰固态物质，降低水体浊度；
石英砂滤料去除水体浊度和悬浮物质：由于国内天然锰砂对于浑浊度和悬浮物的去除能力远低于天然石英砂，所以在滤柱后增加石英砂滤柱，进一步截留固态铁锰物质和其他悬浮物质，从而保证出水浊度达标。
2.如权利要求1所述的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，其特征在于，采用Design-Expert软件设计并分析关于pH值、温度和高锰酸钾投加量为自变量，铁锰去除量ΔFe、ΔMn为因变量的正交试验，分析出在一定水质条件下，ΔFe、ΔMn与pH值、温度和高锰酸钾投加量之间的模型关系式，并通过随时测定的进水中铁锰浓度计算出在一定温度下需要调节的最佳pH值和高锰酸钾投加量，投加的氢氧化钠和高锰酸钾通过管道混合器与被处理水充分反应。
3.如权利要求1所述的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，其特征在于，为了充分发挥锰砂的作用，工艺选用二氧化锰含量高的0.8-1.2mm粒径的覆合锰砂作为滤料，同时配备自动反冲洗系统，保证整个工艺运行的自动化。
4.如权利要求1所述的新型铁锰污染自动监测及精确控制工艺，其特征在于，填充的天然石英砂滤料的粒径为0.5-1.0mm，同时配备自动反冲洗系统。
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