含锰原水的处理方法与流程

本发明属于水处理
技术领域：
，具体涉及一种含锰原水的处理方法。
背景技术：
：锰广泛存在于各类自然水体中，如河流、湖泊和水库。自然水中锰的浓度范围很广，在几十个微克到几千个微克每升之间变化。在水处理中，含锰原水进入水厂，常规工艺通常无法有效除锰，尤其是难以去除还原态的二价锰离子。出厂水中的残余锰在进入管网后会继续转化、沉积在管壁上，在水力条件变化时，造成管网黄水、黑水。在废水处理中，含锰金属的废水也十分常见。目前，针对水体中锰的去除方法主要包括氧化、过滤、吸附等。氯是全世界水处理中最常用的一种氧化剂和消毒剂，被用在水处理工艺中的各个阶段来控制藻类、微生物、氨氮、铁、锰等。但是氯的氧化还原电位较低，氧化锰的速率很慢，并不能达到除锰的要求。其它氧化剂如二氧化氯、高锰酸钾等虽然氧化能力更强，但是使用成本高或操作条件复杂，并可能造成紫水等问题，并不常用于实际的水处理工艺中。过滤和吸附法仅能去除水体中部分形态的锰，除锰能力十分有限。活性炭在水处理的各个阶段均会使用，但是主要作为一种吸附剂来使用，其单独除锰时效果十分有限。在适度改变现有工艺以及工艺构筑物的情况下，通过简易、快速、有效的方式提高除锰能力对提升水质、达标供水或达标排放十分必要。技术实现要素：有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提供一种含锰原水的处理方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，本发明提供了一种含锰原水的处理方法，包括如下步骤：在所述含锰原水中加氯和活性炭进行吸附氧化反应后再固液分离。基于上述技术方案可知，本发明的含锰原水处理方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：(1)本发明使用的活性炭和余氯均为最常备和最常用的水处理材料，不需要购买新材料，且所需设备或构筑物简单常见，所需成本合适、低廉；(2)本发明的除锰条件适用范围广，锰离子的去除在高ph条件下更容易进行，本发明的除锰方法还适用于弱酸性(ph＝6-7)的水质，使用范围宽(ph＝5.5～9.0)，基本不用调节水的ph等指标，适合多种水质条件下锰的去除；(3)本发明的方法要求的反应时间短，且操作简单，极其容易推广；(4)本发明对锰的去除效率高，并且清洁、安全，易固液分离；(5)投加的活性炭和氯还可以附带处理其它污染物，如微量的嗅味物质、doc、cod等。附图说明图1为本发明实施例中含锰原水的处理方法过程示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。本发明公开了一种含锰原水的处理方法，包括如下步骤：在所述含锰原水中加氯和活性炭进行吸附氧化反应后再固液分离。该处理方法的原理是：在仅有氯存在的情况下，二价锰离子(即mn(ii)，溶解态)的氧化速率非常慢，通常氧化时间需要数个乃至数十个小时，且要求在弱碱性ph条件下才能较快进行。本发明中少量的活性炭存在即可大大加速mn(ii)的氯氧化速率，原理是活性炭作为一种半导电材料，可以作为中介加快电子由锰离子传输给氯，从而实现锰离子的催化氧化。活性炭表面发生了锰离子的催化氧化，氧化剂是氯，而mn(ii)的氧化产物即二氧化锰就附着在活性炭表面上，非常容易通过后续的过滤、离心等固液分离方式去除。优选的，所述在含锰原水中加氯和活性炭吸附氧化后分离的步骤具体包括：在所述含锰原水中投加氯和活性炭使之充分混合，检测或调节水的ph至适当值，进行锰的吸附氧化反应，待反应结束后再固液分离。优选的，所述投加的氯为次氯酸钠或者氯气，投加到原水中的氯浓度(以cl2计)为0.5～500mg/l；所述原水中锰的浓度为0.05～100mg/l。其中，所述ph值调节至5.5～9.0，优选为6.5～9.0。优选的，所述调节ph值是通过投加碱和/或酸实现的，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化钙中的一种或多种，所述酸为盐酸、硫酸或硝酸中的一种或多种。其中，所述氯、活性炭和待处理原水的混合反应时间为10～120min，优选10～60min；反应温度为5～35℃，优选15～35℃；所述含锰原水与活性炭混合的方式为机械搅拌混合、磁力搅拌混合或者水体流动自然混合。优选的，所述活性炭选用粉末活性炭或者颗粒活性炭中的一种或多种；选择吸附能力较强的活性炭种类。进一步优选的，所述颗粒活性炭为碳柱或含碳滤层。优选的，投加的粉末活性炭浓度为3～500mg/l。优选的，所述活性炭为煤质活性炭、木质活性炭、果壳活性炭或竹质活性炭中的一种或多种。优选的，所述固液分离的方法为重力沉淀、过滤分离或离心分离中的一种或多种。以下通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案做进一步阐述说明。需要注意的是，下述的具体实施例仅是作为举例说明，本发明的保护范围并不限于此。下述实施例中使用的化学药品和原料均为市售所得或通过公知的制备方法自制得到。本发明提供了一种含锰原水的处理方法，包括以下步骤：使含锰原水与活性炭混合，并同时投加氯与水混合，调节ph至适当值进行锰的氯氧化反应，反应适当时间后进行固液分离。本发明的除锰方法与传统除锰方法相比，具有适用水质条件广、药剂投加量低、所需时间短、去除效率高、操作简单等诸多优点。实施例1如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有0.2mg/lmn的5℃水溶液，向其中同时投加20mg/l椰壳粉末活性炭和2.0mg/l次氯酸钠(以有效氯计)，机械搅拌混合均匀，ph调节为5.5，反应10分钟后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量滤后溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例2如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有0.05mg/lmn的35℃水溶液，向其中同时投加3mg/l煤质粉末活性炭和0.5mg/l液氯(以有效氯计)，机械搅拌混合均匀，ph调节为9.0，反应1小时后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量滤后溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例3如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有5mg/lmn的30℃水溶液，向其中同时投加100mg/l木质粉末活性炭和15mg/l次氯酸钠，机械搅拌混合均匀，ph调节为8.0，反应1小时后，离心，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量上清液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例4如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有10.0mg/lmn的20℃水溶液，向其中同时投加100mg/l竹质活性炭和20mg/l次氯酸钠，磁力搅拌混合均匀，ph调节为7.0，反应1小时后，沉淀3小时，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量上清液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例5如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有2mg/lmn的20℃水溶液，向其中同时投加30mg/l竹质活性炭和10mg/l次氯酸钠，磁力搅拌混合均匀，ph调节为5.5，反应1小时后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例6如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有2mg/lmn的20℃水溶液，向其中同时投加30mg/l活性炭和10mg/l次氯酸钠，磁力搅拌混合均匀，ph调节为9.0，反应2小时后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例7如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有10mg/lmn的20℃水溶液，向其中投加40mg/l次氯酸钠，混合均匀并ph调节为7.0，后，使之通过颗粒活性炭填充的10厘米碳柱，停留时间为20分钟，取碳柱出水，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例8如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有50mg/lmn的30℃水溶液，投加200.0mg/l次氯酸钠，混合均匀、ph调节为6.8后，通过颗粒活性炭填充的30厘米碳柱，停留时间为50分钟，取碳柱出水，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例9如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有100mg/lmn的20℃水溶液，向其中同时投加500mg/l煤质活性炭和500mg/l次氯酸钠，磁力搅拌混合均匀，ph调节为7.5，反应60分钟后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量混合溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。实施例10如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有20mg/lmn的20℃水溶液(ph7.5)，向其中投加100mg/l次氯酸钠，ph调节为7.5，后通过30厘米碳滤层，停留时间60分钟，取滤后水，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量滤后出水中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。对比例1如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有0.2mg/lmn的20℃水溶液，向其中投加20mg/l椰壳粉末活性炭，调剂ph为7.5，混合反应1小时后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量混合溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。对比例2如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有0.2mg/lmn的20℃水溶液，向其中仅投加1.0mg/l次氯酸钠，调剂ph为7.5，混合反应1小时后，过膜，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量混合溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。对比例3如图1所示，其显示本发明含含锰原水的处理方法的流程示意图。取1l含有10mg/lmn的20℃水溶液，调节ph为7.0，使之通过颗粒活性炭填充的10厘米碳柱，停留时间为20分钟，取碳柱出水，采用电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)测量溶液中残留的锰浓度。测定结果如表1所示。表1各实施例及对比例的处理结果编号锰去除率(％)实施例193.3实施例296.1实施例398.6实施例487.2实施例584.0实施例699.8实施例795.6实施例893.5实施例996.2实施例991.2实施例1094.6对比例111.2对比例215.8对比例332.3综上所述，本发明的水中锰的去处方法，具有适用水质条件广、药剂投加量低、所需反应时间短、操作简单、出水中锰的含量低等诸多优点。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12