生物除錳技術在生活飲用水中應用
浩良河化肥廠位于黑龍江省伊春市浩良河鎮，該地區地下水比較貧乏，且地下水中含錳量較高。為提高生活飲用水質量，浩良河化肥廠組織專業人員就錳含量高的問題進行了考察論證，從投資與成本、技術的可靠性、運行的穩定性、操作的復雜性等方面進行了方案比較，最終決定采用生物除錳技術[1]財原有生活飲用水進行除錳處理，現就有關設計與運行總結介紹，供同行參考。
1 飲用水水源及原有處理工藝
1.1 生活飲用水水源
浩良河化肥廠生活飲用水以深層地下水為水源，取自3.5km以外的水源地，鐵與錳的質量濃度分別為10-21mg/L，0.25－1.8mg/L；處理后鐵的質量濃度為0.1－0.3mg/L，錳的質量濃度為0.25－0.8mg/L。水處理站采用跌水曝氣、石英砂過濾工藝，設計處理能力1000m3/d。
1.2 工藝流程
其工藝流程如圖1所示。
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原水由一次泵站通過輸水干管送到水處理站后首先進人曝氣池頂部，從1.1m高處的噴淋管噴淋曝氣后落入內部跌水池，再沿內部跌水池四周溢流而下，再次跌水曝氣，落入下部1.3m處的外部水池內，然后跌人混合井，同時在此處投加聚合氯化鋁，使之與原水充分混合，再經無閥濾池過濾，并以重力流流入生活水池，最后由生活水泵送往生活區供居民使用。
2 原水水質與除錳方案
2.1 原水水質
為了合理確定除錳系統工藝流程，我們統計了原水水質分析資料，其水質分析數據見表1。
| 表1 原水分析數據 |
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2.2 除錳方案
用于實際生產的除錳方法有：堿化除錳法、KMnO4氧化法、氯連續再生接觸氧化法、空氣接觸氧化法、生物氧化除錳法[2]等，前3種方法需投藥，增加運行成本，而且操作復雜。從我廠現有裝置的實際運行情況來看，空氣接觸氧化法對現有水質除錳不夠理想。而錳的生物氧化法理論比較完善可靠。為此采用了生物除錳的方法。
3 除錳系統
3.1 除錳流程
在分析了原有流程、原水及處理后的自來水水質后，決定采用“一級跌水曝氣+無閥濾池過濾+二級表面曝氣+錳砂過濾”的流程，即在原無閥濾池的后面再增加一級除錳工藝，同時停止投加聚合氯化鋁混凝劑。改進后的流程如圖2所示。
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3.2 主要構筑物及設備
3.2.1 表面曝氣池
表面曝氣池呈長方形，其平面尺寸：3.08m×2.60m，有效水深3.55m，總容積45.9m3，水在池中停留時間20min；曝氣區平面尺寸：3.01×2.60m，水深3.55m；表曝機采用泵型葉輪，葉輪直徑：D=500mm，葉輪線速度4－6m/s。
3.2.2 吸水池及提升泵
吸水池呈長方形，平面尺寸為：3.80m×2.60m，有效水深3.55m ；總容積45.9m3；提升泵采用100QW100－22型潛水泵，流量100m3/h，揚程22m。
3.2.3 除錳罐規格及工藝參數
除錳罐是除錳工藝中的主要設備，其主要作用是去除經二級曝氣處理的濾后水中的鐵和錳，本流程中采用Φ3.0m×4.79m的除錳過濾器 2臺，內裝錳砂濾料，采用小阻力配水，過濾面積7.1m2，設計處理能力50m3/(h·臺)。除錳罐的操作參數如表2所示。
| 表2 除錳罐操作參數 |
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濾料級配見表3。
| 表3 除錳罐濾料參數 |
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3.2.4 生活水池與供水泵房
生活水池為半地下式鋼筋混凝土結構，有效容積600m3/m3。供水泵房為半地下式，其平面尺寸為：7.5m×24.5m，內設生活水泵2臺，反沖洗泵2臺，消防水泵4臺。生活水泵為自灌式起動，單機功率40kw，流量105m3/(h·臺)，供水總管壓力0.5－0.6MPa。
4 除錳效果及經濟分析
4.1 運行情況
本工程剛投產時出水鐵、錳均達設計指標，但運行20余天后，濾后水鐵、錳開始逐漸增高，原因是錳砂吸附飽和和生物膜形成脫節、銜接不好所致，這期間除錳主要是靠錳砂的吸附作用，生物活性除錳層并沒有形成，為此，調整了運行工況，并進行微生物接種、培養和馴化，以加速生物活性除錳層的成熟，經3個月的精心調試，濾后水鐵含量穩定在0.1－0.28mg/L，去除率為98.34％；錳為痕量，錳去除率近于100％。至此認為，生物活性除錳濾層已基本成熟。現裝置的最終出水鐵、錳指標均達到國標，實際運行證明，生物除錳是可行的，系統運行一直比較穩定。
為較好的說明生物技術的除錳效果，在此，我們將工程驗收時的有關數據整理如表4。
| 表4 生物除錳運行情況 |
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4.2 經濟分析
除錳系統投運前，每天加15kg聚合氯化鋁，1年按360d計算(去除檢修時間)，商品氯化鋁每噸按2600元計算，則每年可節約藥費為：15×360/1000×2600＝14040(元/a)。
由以上分析可知，采用生物除錳技術，在改善水質的同時，還節省了水處理費用，同時也簡化了操作程序。
5 結語
本生物除錳設計是成功的，達到了設計目的，和原工藝相比停止了加聚合氯化鋁混凝劑，便于操作管理。濾后水鐵、錳均達到國標。二級處理對于去除亞硝酸鹽有作用，但不十分明顯，這方面有待研究。
參考文獻：
[1] 張杰，楊宏，徐愛軍，等.生物固錳除錳技術的確立[J].給水排水，1996，22(11)：5－10
[2] 張杰，戴鎮生 地下水除鐵除錳現代觀[J] 給水排水，1996，22(10)：13—16
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