濾料在生物除鐵除錳水廠中的應用

隨著生物除鐵除錳技術優越性的凸現，在含鐵含錳地區越多的新建水廠采用了生物除鐵除錳技術。鐵錳氧化細菌是該技術的核心，而作為載體的濾料的性能則至關重要。錳砂濾料吸附容量大，曾是傳統除鐵除錳濾池的首選濾料,但其機械強度低,比重大,價格高,石英砂濾料雖吸附強度不及錳砂,但機械強度高,比重和價格適中,已被廣泛地應用在生物除鐵除錳水廠,無煙煤的孔隙率高,比重小,價格低廉,從物理性質上分析完全可以作為鐵錳氧化細菌的載體,其較高的孔隙率,可以提高濾層內的生物量,比重小可以節省反沖洗的耗水量和耗電量,特別是對于大型的鐵錳含量較高的水廠,價格低廉更是突出的優勢.2004年佳木斯江北水廠進行設計,日產水量200000m3/d,是目前我國乃至世界最大的生物除鐵除錳水廠,其水廠水源水中鐵含量極高,錳含量適中(總鐵14~18mg/L,錳0.5~1.0 mg/L).鑒于無煙煤濾料的特點,該水廠生物除鐵除錳濾料池采用了無煙煤濾料,筆者詳細介紹了佳木斯江北生物除鐵除錳水廠無煙煤濾料池的調試與運行研究.

1 水廠概述

1.1水廠規模與水源水質

水廠規模20萬m3/d,濾池分建于兩座凈化間,每座凈化間設濾池12個,雙排布置,單池平面尺寸為10.6m X 6m.此地下水富含鐵、錳,其總鐵含量為14~18mg/L;錳含量為0.5~1.0 mg/L,屬于罕見的高鐵高錳地下水.

1.2設計特色

鑒于該水廠的特殊水質,在設計中采用了粗粒徑深層無煙煤濾料,幾種常見濾料與無煙煤的比較,從表中可見無煙煤其質輕、表面粗糙、化學穩定性強,更適宜做生物濾池濾料.其理由是:①粗粒、孔隙率大的濾層可使錳氧化菌微生物群系和Fe2+ Mn2+離子隨原水深入到濾層更深處,發揮全濾層的除錳能力和“含污”能力;②生物除鐵、除錳濾層的特點是隨著運行時間的延續,水質越來越好,不存在水質周期,粗粒無煙煤濾料,孔隙率大,避免了表面層的過快堵塞,延緩了全層阻力的增大,也就延長了反沖洗周期;③無煙煤質輕、比重小,可以減少反沖洗強度;④管理簡單方便,在施工中濾料篩分、裝填均較其他濾料簡便，打打縮短了工期，減輕了施工人員的勞動強度。無煙煤濾層的這些特點，無論對濾層生物培養期還是濾池的長期穩定運行都是難得的有利條件。

2濾池的接種、培養與運行

2.1微生物接種

2005年12月28日和2006年1月21日先后將經過培養和擴增的鐵錳氧化細菌濃縮液接種于1#-6#和7#-12#濾池內。

2.2濾池的運行

微生物在濾料上附著必須經歷兩個階段，第一階段就是微生物通過一個厚水層到達濾料附近；第二階段就是通過表面的一層水化膜到達濾料表面。為了讓微生物盡早地在濾料上固定下來，在調試初始階段就必須注意一下兩個環節：（1）低濾速；（2）弱反沖洗強度。低濾速是為了避免微生物隨著水流穿透濾池而流失，弱反沖洗為了降低水力剪切力和濾料之間的摩擦以減少濾料表面還未固定的微生物的損失。在這兩個前提下，筆者把每個濾池濾速控制在2m/h，反沖洗周期60h，反沖洗強度12L/(m2.s)。每日取進、出水進行水質分析。當濾后水中錳的質量濃度達到飲水標準0.1mg/L后穩定運行數日再緩慢提高濾速，繼續運行，盡管原水鐵含量平均高達14mg/L,遠遠優于國家飲用水水質要求（0.3g/L）而且此后運行穩定，7#-12#濾池在接種后26d也實現了出水中鐵的質量濃度<0.15mg/L并運行穩定。

1#-2#濾池成熟過程中進、出水錳質量濃度變化，1#-6#濾池在接種后180d實現了出水中錳的質量濃度<0.1mg/L,并運行穩定，7#-12#濾池也在接種后165d實現了出水中錳的質量濃度<0.1mg/L,并運行穩定。

3結論

粗粒徑深層無煙煤濾層，明顯增加了濾層的微生物總量和除鐵除錳能力，實現了高鐵高錳地下水的快速啟動。

質輕的無煙煤濾料，減少了反沖洗強度，延長了反沖洗周期，實現了生物除鐵除錳水廠的經濟運行。

通過生產時間，進行了無煙煤濾料在生物除鐵除錳水廠濾料的研究與應用，以無煙煤濾料作為生物除鐵除錳濾池的濾料，在濾池接種后，通過對運行參數的優化調控，實現高鐵高錳地下水的除鐵除錳。與石英砂，錳砂等濾料相比，采用無煙煤濾料明顯加快了生物濾池的成熟，大大縮短了生物除鐵除錳濾池的成熟期，對于高鐵高錳地下水無煙煤濾料更適宜作為生物除鐵除錳濾池的濾料。

 


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