CN1865165A - 加强氧化地下水除铁除锰工艺 - Google Patents
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Abstract
一种地下水除铁除锰工艺，其特征在于，地下水通过一加压瀑气装置，使地下水和空气在高于大气压的压力下充分混合接触。采用该工艺可以向地下水中充入比常压下更多的空气，同时还可以增加氧气在水中的溶解度。该工艺还有一将从所说的加压瀑气装置排出的水送入一接触反应罐中的步骤以增加氧气与水的接触、溶解时间。该工艺还有一将从所说的接触反应罐排出的气水混合物送入一用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂的催化氧化床中的步骤。
Description
技术领域
本发明涉及清除地下水中的低价铁和锰的工艺。
背景技术
地下水中经常会有二价的铁和二价锰。这些金属离子在与空气接触过程中被逐渐氧化成高价沉淀物，影响水质。
除去地下水中的低价铁和锰方法一般包括瀑气、催化氧化过程，将二价铁和二价锰氧化成高价沉淀物，然后经过过滤装置将生成的高价沉淀物清除。
传统的瀑气装置是在常压下使地下水和空气尽量充分接触，使空气中的氧气溶解到水中。常见的方法有水帘式跌落瀑气法、逆流喷淋瀑气法和池底鼓风瀑气法。这些方法普遍存在气液接触时间短、气液混合效率低、氧气在常压下溶解度和溶解速率低，以及瀑气量较难控制的问题。因此当地下水含铁含锰浓度较高时，利用传统瀑气法存在瀑气量不足的问题。
催化氧化装置一般采用锰砂或磁铁矿充填的催化氧化床，在锰砂或磁铁矿的催化下氧气可以在较短的时间内将二价的铁元素和二价锰元素氧化成高价沉淀物，这些沉淀物继而被过滤清除。当地下水中溶解的氧气不足以将二价的铁元素和二价锰元素全部氧化时，锰砂或磁铁矿中高价元素被逐渐还原，使水中溶解的锰含量增加。因此为了保证除铁除锰系统的长期运行，必须在瀑气装置中使足量的氧气溶解于水中。
发明内容
本发明要解决传统的瀑气工艺中气液接触时间短、气液混合效率低、氧气在常压下溶解度和溶解速率低，以及瀑气量较难控制的技术问题，提供一种加压瀑气除铁除锰工艺，以及实现该工艺的装置。
本发明的地下水除铁除锰工艺，其特征在于，使地下水通过一加压瀑气装置，所说的加压瀑气装置使地下水和空气在高于大气压的压力下充分混合接触。
该工艺还包括一将从所说的加压瀑气装置排出的气水混合物送入一接触反应罐中的步骤，该反应罐提供氧气与水的接触时间，使氧气在压力下充分溶于水。该反应罐上安装排气阀，将多余的气体排出。
该工艺还包括一将从所说的接触反应罐排出的水送入一用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂的催化氧化床中的步骤。
本发明的地下水除铁除锰装置，其特征在于，包括一加压瀑气装置，所说的加压瀑气装置使地下水和空气在高于大气压的压力下充分混合接触。
该装置还包括一接触反应罐，所说的接触反应罐在工艺流程上位于所说的加压瀑气装置的后面，与所说的加压瀑气装置流体连通。
该装置还包括一用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂的催化氧化床，所说的催化氧化床在工艺流程上位于所说的接触反应罐的后面，与所说的接触反应罐流体连通。
本发明的加强氧化地下水除锰除铁工艺与现有常压瀑气工艺技术相比，具有下列优点：首先，由于采用了加压瀑气装置，可以向地下水中充入比常压下更多的空气或氧气，其次，由于加压气液混合器的高速湍流效应，充入的氧气与地下水得到充分混合接触，使氧气将地下水中所含的二价铁和二价锰氧化成高价沉淀物，然后经过过滤装置将生成的高价沉淀物清除。
本发明的加强氧化地下水除锰除铁工艺还包括的将从所说的加压瀑气装置排出的气水混合物送入一接触反应罐中的步骤，这可使从加压瀑气装置排出的气水混合物进入接触反应罐后继续在压力下接触反应，使气液接触和反应的时间得以加长，以利于空气中的氧气溶于地下水中，使氧气将地下水中所含的二价铁和二价锰氧化成高价沉淀物，然后经过过滤装置将生成的高价沉淀物清除。
本发明的除铁除锰工艺还包括将从所述的接触反应罐排出的含氧水送入一催化床的步骤，这可使地下水中所含的二价铁和二价锰与溶解于水中的氧气在所述的催化氧化床中被迅速氧化成生成高价沉淀物，然后经过滤被除去。催化氧化床由锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物构成。所说的催化床还可以起到过滤作用，被过滤的沉淀物可以在反冲时排出催化床。
另外，本发明的加强氧化地下水除锰除铁工艺中气液接触和反应均在压力下发生，因此气体在水中溶解度和溶解速率也相对地高。同时，该工艺中加入的气体量可以通过调节加压瀑气的运行参数和加入气体的压力控制气体添加量。
本发明的加压瀑气装置与常压瀑气装置相比可更有效地使更大量氧气溶于地下水，与地下水中的二价的铁元素和二价的锰元素充分接触，使氧气将地下水中所含的二价铁和二价锰氧化成高价沉淀物，然后经过过滤装置将生成的高价沉淀物清除。
附图说明
图1是本发明的加强氧化地下水除锰除铁装置的示意图和本发明的加强氧化地下水除锰除铁工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明的加强氧化地下水除锰除铁装置和工艺包括一加压瀑气装置。加压瀑气装置可以是文丘里射流器，也可以是射流泵，它们都是公知的。
图1所示为一文丘里射流器1，其左端进口与一要被处理的加压地下水进口管线11相连，上侧进口与加压的空气或氧气进口管线12相连，右端出口与气液混合物出口管线13相连。出口管线13上具有一阀131，用于控制出口管线13的通断。在进口管线11和出口管线13之间连接一具有一阀132的旁路管线，阀132用于调节要被处理的加压地下水通过文丘里射流器1的流量。本发明将公知的文丘里射流器或射流泵作为本发明的加压瀑气装置，利用高速流动的水流在其表面形成负压的原理将空气吸入水中，又由于水的湍流效应，被吸入的气体以非常小的气泡与水混合，地下水中所含的二价铁和二价锰与溶解于水中的氧气反应，生成高价沉淀物，通过阀131排入一过滤器(未示出)，经过滤被除去。可以通过调节加压瀑气装置两端的压差来改变气体的吸入量，也可以用对空气或氧气加压的方法增加瀑气量。因此，采用加压瀑气装置，一方面可以向地下水中充入比常压下更多的空气，另一方面可以使充入的空气与地下水充分混合，同时压力还可以增加氧气在水中的溶解度。
如图1所示，可在文丘里射流器1的下游设置一接触反应罐2，其中下部的进口管线21与文丘里射流器1的出口管线13相连，出口管线22在其底部，其顶部有一气液分离器23。出口管线22上具有一排放阀221和一调节阀222。调节阀222可以调节接触反应罐2内的压力。当气液混合物从出口管线13排出离开文丘里射流器1时保持有一定的压力，气水混合物在此压力下经进口管线21进入接触反应罐2，气体中未溶解到水中的氧气可以在此压力作用下继续溶解到水中。另外，溶解的氧气在接触反应罐2中可以与地下水中所含的二价铁和二价锰反应，生成高价沉淀物，通过阀221排入一过滤器(未示出)，经过滤被除去。接触反应罐2是普通的压力容器，它为水与气体进一步接触和反应提供一定的时间。一般地说，水在接触反应罐2中停留时间为1-60分钟。最佳停留时间为2-6分钟。未反应或溶解的多余气体通过安装在接触反应罐上的气液分离器23排出。
如图1所示，可在接触反应罐2的下游设置一公知的催化氧化床3，其顶部的进口管线31与接触反应罐2的的出口管线22相连，出口管线32在其底部。出口管线32上具有一阀321。催化氧化床3用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂5。从接触反应罐2的出口管线22排出的二价的铁元素和二价的锰元素与过量的氧在催化剂5的催化作用下，在短时间内进行氧化反应，生成高价沉渣物，然后经过滤被除去。
对于铁锰含量较高的地下水的处理，催化氧化床3通常是必要的。
由于锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物具有一定的过滤效果，因此在一些情况下催化氧化床3可以将氧化产生的高价铁锰悬浮物过滤，再通过催化氧化床3的反冲管线33供给的加压反冲洗液清除。在要求较高时可以在催化氧化床之后安装其它过滤装置。
Claims (8)
1、一种地下水除铁除锰工艺，其特征在于，使地下水通过一加压瀑气装置，所说的加压瀑气装置使地下水和空气在高于大气压的压力下充分混合接触。
2、按照权利要求1所述的地下水除铁除锰工艺，其特征在于，该工艺还有一将从所说的加压瀑气装置排出的气水混合物送入一接触反应罐中的步骤。
3、按照权利要求2所述的地下水除铁除锰工艺，其特征在于，该工艺还有一将从所说的接触反应罐排出的水送入一用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂的催化氧化床中的步骤。
4、按照权利要求1、2、3所述的地下水除铁除锰工艺，其特征在于，所说的加压瀑气装置是文丘里射流器或射流泵。
5、一种地下水除铁除锰装置，其特征在于，包括一加压瀑气装置，所说的加压瀑气装置使地下水和空气在高于大气压的压力下充分混合接触。
6、按照权利要求5所述的地下水除铁除锰装置，其特征在于，还包括一接触反应罐，所说的接触反应罐在工艺流程上位于所说的加压瀑气装置的后面，与所说的加压瀑气装置流体连通；所说的接触反应罐上安装气液分离器。
7、按照权利要求6所述的地下水除铁除锰装置，其特征在于，还包括一用锰砂或磁铁矿或锰砂和磁铁矿的混合物作催化剂的催化氧化床，所说的催化氧化床在工艺流程上位于所说的接触反应罐的后面，与所说的接触反应罐流体连通。
8、按照权利要求5、6、7所述的地下水除铁除锰装置，其特征在于，所说的加压瀑气装置是文丘里射流器或射流泵。
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