提要: 通过烧杯、模型和生产试验证明,曝气*.石灰碱化法可同时去除水中的铁和锰,降低水的总硬度和溶解性总固体含量,处理后水质达到《生活饮用水水质标准》。
关键词: 曝气 石灰碱化 pH值 助凝 饮用水
我国有许多地区为盐碱地,如黑龙江省西部大庆地区等,地下水中碱度高,除含有过量的铁和锰外,水的总硬度和溶解性总固体含量亦超过标准。
大庆市大同区原有水厂采用射流曝气锰砂过滤罐常规除铁锰工艺,只能去除水中的铁和锰,不能降低水中的总硬度和溶解性总固体含量,其水质达不到《生活饮用水水质标准》。为此,在大庆市大同区进行了地下水除铁除锰、降低水的总硬度和溶解性总固体含量的研究,在烧杯、模型试验的基础上进行了水厂生产试验,并成功地投入生产。
1 水质特点及处理方法
大庆市大同区地下水水质特点为碱度高,水温低(冬季1℃,夏季10℃),有几项指标含量超标,其中铁含量为1.2~1.7mg/L,锰含量为0.15mg/L,总硬度(以CaCO3计)为530~620mg/L,溶解性总固体含量为1364~1520mg/L。原水水质分析报告见表1。
表1 原水、净化水水质
项目 嗅和味
级 pH 铁
(mg/L) 锰
(mg/L) 总硬度(mg/L)
以CaCO3计 溶解性总固体
(mg/L) 氟化物
(mg/L) 游离CO2
(mg/L) HCO3-
(mg/L)
原 水 2 7.3 1.30 0.38 535.4 1364 1.0 22.18 738.3
净化水 0 7.8 0.16 0.05 250.0 948 0.5 2.24 86.6
石灰经消化后,制成石灰乳投加在原水中,在高pH值条件下与重碳酸盐产生如下反应:
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2=2CaCO3↓+2H2O
Mg(HCO3)2+Ca(OH)2=CaCO3↓+MgCO3+2H2O
MgCO3+Ca(OH)2=Mg(OH)2↓+CaCO3↓
曝气向水中溶解氧气,去除水中有臭鸡蛋味的硫化氢和游离性二氧化碳。在高pH值条件下,溶解氧可以迅速氧化水中的二价铁离子和二价锰离子,其反应如下:
4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+
2Mn2++O2+2H2O=2MnO2↓+4H+
上述各反应生成的CaCO3、Mg(OH)2、Fe(OH)3、MnO2均为沉淀物。CaCO3具有良好的絮凝作用,使各种沉淀物在反应池中絮凝,在沉淀池和滤池中去除。实践证明,在用石灰碱化法去除水中总硬度的同时,也可以去除部分溶解性总固体中的其它部分。从而达到除铁除锰、降低水的总硬度和总溶解性固体的目的。
2 烧杯试验
在烧杯内用Ca(OH)2溶液把原水调至不同的pH值,做絮凝沉淀试验,研究其除铁除锰和降低水的总硬度及溶解性总固体的效果。
在装有1L原水的烧杯内加入Ca(OH)2溶液后,用搅拌器搅拌。混合时搅拌1 min,转速为 300 r/min。絮凝时间为15min,先搅拌5min,转速为60r/min;然后再搅拌5min,转速为40 r/min ;最后搅拌5min,转速为20r/min。静止沉淀30min,取上清液125mL,检测铁、锰、总硬度和总溶解性固体含量。测定结果见表2。从表2中可得出如下结论:
(1)铁、锰、总硬度和总固体含量随pH值提高而降低。
(2)石灰碱化法降低水中总硬度,同时可以去除部分形成溶解性总固体含量的其它成分。
表2 烧杯试验结果
编号 pH 总硬度(以CaCO3计)
(mg/L) 溶解性总固体
(mg/L) 铁
(mg/L) 锰
(mg/L)
1 7.3 572 1416 1.22 0.19
2 8.5 424 1028 0.32 0.07
3 9.5 288 980 0.23 0.05
4 9.7 250 950 0.19 0.04
5 10 220 910 0.15 0.03
(3)在保证水处理效果的基础上,同时考虑经济性,对于大庆市大同区地下水来讲,pH 值选择9.5~9.7为宜。
3 模型试验
投加Ca(OH)2将原水pH值调至9.7,絮凝时间为15min,搅拌桨边缘线速度为0.39m/s,沉淀30min后经滤柱过滤,滤料为单层石英砂,粒径为0.95~1.3mm,滤层厚度为1m,滤速为7m/h。模型试验结果如表3。
表3 模型试验结果
项目 总硬度(以CaCO3计)
(mg/L) 溶解性总固体
(mg/L) 铁
(mg/L) 锰
(mg/L)
原水 548 1444 1.64 0.22
滤后水 248 940 0.2 0.05
4 生产试验
在烧杯试验和模型试验得出的数据基础上,做了生产能力为10000m3/d的净水厂设计,于1998年建成新水厂,其工艺流程如图1。
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