专利名称：生物固锰除锰技术的制作方法
技术领域：
本发明应用于城市与工业供水事业含铁含锰地下水净化工程之中。
本发明提出在PH中性域条件下籍助于微生物的接触氧化作用使Mn2+离子氧化为高价Mn的氧化物，从而使其从水中去除的技术。
目前现有的技术地下水除锰是将Mn2+氧化为MnO2从水中分离出来，但是Mn2+在中性域条件下几乎不能被溶解氧所氧化。必须加以适宜条件反应才能进行。(1)碱化除锰法向含Mn2+水中投加石灰、NaOH，NaHCO3等碱性物质，将PH提高到9.5以上，溶解氧就很迅速地将Mn2+氧化为MnO2而析出。但是处理后水的PH太高，需要酸化后才能作为生活饮用水之用。(2)KMnO4氧化法向含Mn2+水中投加KMnO4，可直接将Mn2+氧化为MnO2·mH2O，而KMnO4本身也还原为MnO2·mH2O，生成的高价固态锰氧化物经混凝沉淀去除。1mg的Mn2+需要1.92mg的KMnO4，当有Fe2+存在时，1mg的Fe2+还要补加0.943mg的KMnO4。(3)氯连续再生接触过滤除锰法往含Mn2+水中投加氯，然后流入锰砂滤池。在MnO2·mH2O的作用下，氯将Mn2+氧化为MnO2·mH2O并与原有的锰砂表面相结合，从而使Mn2+得以去除。新生成的MnO2·mH2O也具有催化能力。(4)光化学氧化法有阳光照射和游离氯的条件下，中性含锰水中能很快析出MnO2沉淀。
以上各种方法都需要向水中投入各种药物，氯气或特定的光照条件，运行成本高，有些在工程上难以实现，出水水质不稳定，且运行不易控制。由于存在着这些缺点，所以每一种方法都不是很理想。
近20多年以来人们发现，接触过滤除铁滤池中不投药，锰也往往被去除一些，这是怎样一种机制，Mn2+又真正能去除到何种程度。国内外地下水除铁除锰专家都认为是锰的无机氧化物催化氧化的结果，并广为工程技术人员所接受。但工程实践表明，按此机制设计与运行的水厂，除铁都能很顺利地完成，但在锰的去除方面只有个别水厂经几个月运行，除锰滤层能够成熟，出厂水锰浓度达到饮水标准，绝大多数水厂，一年、两年甚至多年出厂水锰一直不合格，所以在锰的去除机制与工程实践上，多年来一直存在着争议。本次历时多年的从理论到实践的研究充分地解决了多年争论的问题，建立了锰的去除是生物催化氧化的理论。在此基础上经过大量的工程实践，创立了生物固锰除锰的成套技术。达到了在二-三个月内完成除锰滤层的接种，培养，驯化和成熟，使出厂水含锰量达到国家饮用水标准，并达到长期稳定运行的目的。
本发明的贡献在于确立了Mn2+生物氧化机制。提出了在PH值中性域的条件下的过滤空间中，形成微生物繁殖的条件；除锰滤池由微生物接种，培养，驯化到成熟的操作程序与调试运行参数；保持除锰滤层微生物群体平衡与稳定的工艺流程与运行工况，从而提出的一套流程简化，操作容易，出水水质良好锰含量优于国家饮用水标准的实用技术。通过工程实践证明可使工程造价较其它方法减少30％，运行费用降低30％以上。
技术实施方案在地下水生物除锰滤池中，接入Mn2+氧化细菌，经人工驯化培养，通过调整进水的溶解氧，过滤速度，反冲洗强度及反冲洗水质，使微生物大量繁殖，使之成为成熟的生物活性滤层。在滤层中形成由大量微生物，锰生物氧化产物及其它杂质组成的混杂的反应表面。活性滤层中的微生物和载体(滤料和铁泥)对Mn2+进行快速的吸附，之后Mn2+在微生物表面酶的催化作用下发生氧化，生成不溶于水的MnO2使锰从水中得以去除。
下面结合附
图1和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是本发明建议的在生产实际中应用的流程图。
含锰地下水经曝气充氧，进入生物滤池，在生物滤池的滤层中锰被生物氧化，并经过滤以高价锰的氧化物的形式被截留于滤层中，滤池出水为不含或微含锰的清洁水，流入清水池，反冲洗水为滤后水。
在该技术流程中，曝气采用简单的跌水曝气，设计上考虑溶解氧在3.0-4.0之间，不宜过高，滤池在设计上应按生物滤池设计，投产运行接种后采用低滤速，培养滤速为2-4m/h，以利微生物在滤层中的存活和附着。在培养的同时逐渐使细菌得以驯化，随着培养日期的延长，滤层中生物量呈对数增长，当检测滤层中细菌含量达到105个/ml以上时表明生物活性滤层已成熟，同时滤后水含锰量已达标，此时可以将滤速逐步提至生物滤池设计滤速7-8m/h，以至更高。反冲洗工序中严禁用含氯水反冲。在新建或老水厂改造中应单独设立反冲洗水池，池中严禁投氯。反冲洗强度最佳设计方案为18-20l/m2·s，过滤周期最短应在24小时之上，在驯化培养期反冲洗时，应增加人为控制，反冲洗初期应利用阀门开启度控制冲洗初期强度，阀门开启度应设在设计开启度的40-50％，当滤砂呈悬浮状态时，再全部打开阀门使冲洗强度达到设计要求。滤层成熟以后就可以直接按设计要求的冲洗强度冲洗。
典型情况，Mn2+浓度在5mg/l以下时，溶解氧经跌水曝气后为4mg/l，培养驯化期滤速为2m/h，成熟期平均滤速为8m/h，反冲洗强度为20l/m2·s，反冲洗水不含氯，培养期为二-三个月。工艺流程为一级曝气，一级生物滤池过滤。出水水质在0.05mg/l以下，甚至是检不出，除锰效率接近于100％。
权利要求
1.在生物固锰除锰理论确立的基础上，建立生物固锰除锰技术；其中滤池为生物滤池，曝气为跌水曝气，反冲洗水为未加氯的滤后水；生物滤池建成以后，接入Mn2+氧化细菌；方式有除铁除锰滤池的现有成熟砂接种和自然接种；投产初期采用低滤速培养驯化；随着出水锰含量的合格，可随之逐渐提高滤速，当细菌数量达到一定标准后，可使滤速提至设计要求；曝气采用简单的跌水曝气不宜过度充分；反冲洗水严禁加氯必要时可单设反冲洗水池，反冲洗时先用较低的强度使滤层松动，然后再用正常反冲洗强度反冲，冲洗历时3分种，在满足过滤要求的前提下，尽量延长过滤周期；曝气后水中应保持一定的CO2作为生物生长代谢的碳源，滤池进水中不允许含有有碍于生物繁殖代谢的物质和强还原性物质。
2.根据权利要求1所述生物固锰除锰技术，其特征在于1)、生物滤池采用人工接种Mn2+氧化细菌，滤层培养初期特征滤速在2-4m/h，成熟后正常滤速在10m/h以下，最适为7-8m/h；2)、曝气方式为简单跌水曝气，溶解氧特征值在3-4mg/l；3)、反冲洗强度特征值在18-20l/m2·s，冲洗开始时应控制冲洗强度，使阀门开启度为设计开启度的40-50％，当滤层松动且呈悬浮状态后，开大阀门达设计要求，过滤周期≥24小时；4)、反冲洗水中不加氯，若在系统中不能保证这一点，应单独设立反冲洗水池；5)、滤层经驯化培养，细菌数量特征值为105个/ml以上。
全文摘要
本发明是在生物固锰除锰的基理确立的基础上，发明的生物固锰除锰技术。它以生物滤池的建立为主，生物滤池建成后，人工接入Mn
文档编号C02F1/62GK1154343SQ96109008
公开日1997年7月16日 申请日期1996年7月23日 优先权日1996年7月23日
发明者张 杰, 杨宏, 李惟, 鲍志戎, 徐爱军, 刘德明 申请人:杨宏, 张 杰