专利名称：双层滤料除铁除锰的方法
技术领域：
本发明涉及一种除去地下水中含铁锰的方法，特别是涉及一种采用石英砂-锰砂双层滤料除铁除锰的方法，属于地下水处理技术。
背景技术：
鉴于地下水中含铁锰的普遍性及其危害，早在建国初期我国就确立了“地下水除铁除锰”这一具有重要社会及经济意义的课题，其理论及应用先后经历了自然氧化法、接触氧化法、生物法三个发展阶段。但地下水中铁锰的去除都是通过其最主要的构筑物滤池来完成的。目前由于地下水除铁除锰的滤池主要有两类，一类是接触氧化除铁或除锰滤池，用于接触氧化除铁或除锰工艺，另一类是截流铁质悬浮物的澄清滤池，用于自然氧化除铁以及氯氧化法除铁等工艺中。而在滤池中滤料是核心组成部分，所以说滤料的选取对地下水除铁除锰效果的影响是极大的。
作为除铁除锰滤池的滤料，应满足以下要求1.用作接触氧化除锰滤池的滤料，最好能具有较大的吸附二价锰离子的能力和促进滤料成熟的特性。
2.滤料应具有良好的机械强度。
3.滤料应具有良好的化学稳定性。
目前我国主要采用的滤料有锰砂、石英砂和无烟煤。就吸附性来说，锰砂的吸附性最好，石英砂的最差；但就价格来说锰砂最贵，石英砂最便宜。而且在滤料成熟后，其对铁锰的去除主要是通过铁质(锰质)活性滤膜来完成的，也就是说不同品种的滤料的除锰作用在滤层成熟以前有差别，等滤层成熟后就不再有大的差别了。所以，目前我国大多水厂都采用比较便宜的石英砂作为除铁除锰滤池的滤料。但由于石英砂的吸附能力较差就造成了水厂在运行初期的出水很不稳定。
滤料除了本身的差别外，其粒度的设计也是至关重要的。最早的快滤池过滤澄清理论认为，滤池的澄清作用主要是由于在滤层表面形成了一层细致的滤膜，依赖这种滤膜的筛滤作用使水得以澄清，即滤料越细滤层表面的滤膜越易形成过滤水质越好。五十年代提出了快滤池过滤的新理论—接触凝聚理论，这个理论认为，微小絮凝颗粒在过滤时与滤料表面碰撞，能在分子力的作用下被滤料吸附凝聚而由水中出去，使水得到澄清。按照这种理论，滤层中滤料的表面积是过滤澄清的主要因素，而滤料的粒径大小便不再是重要的了。
按照此理论，水中杂质的浓度越高，杂质与滤料表面的碰撞率便越大，因而被截留下来的杂质数量也越多。对于水又上向下经过滤层，水中杂质的浓度在滤层中的分布是不均匀的，表层截留得最多，下部较少。所以若选用较粗粒径的滤料，单位体积滤层的滤料表面积较小，单位体积滤层中截留的杂质也较少，从而使滤层孔隙被阻塞得较慢，未被表层截留的杂质进入滤层的深处而被截留，使被截留杂质在滤层中的分布趋于均匀，从而滤层水头损失增长的较慢，滤池过滤周期增长，滤层含污能力增大。由此可知，滤层理想的粒度分布应是由粗到细自上而下连续变化的，但这种分布是天然单一滤料难以实现的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，通过研究改进，给出一种双层滤料除铁除锰的方法，该方法是利用石英砂与锰砂两种比重不同的滤料构成滤层，上层为轻质的粗滤料，下层为重质的细滤料，从整体上构成上粗下细的粒径分布，既可以通过锰砂与石英砂吸附能力的不同使出水在整个运行过程中稳定，还可以双层滤料的形式提高过滤效果，即利用锰砂的高吸附能力来弥补具有较低吸附能力的石英砂在未成熟期间的“漏锰现象“，以确保出水在整个运行期间都能达标。
本发明给出的技术方案是这种双层滤料除铁除锰的方法的特点是，该方法包含有下列步骤(1).含锰量低于2mg/L，含铁量少于5mg/L的地下水由高位水箱进入平衡水箱，再由平衡水箱进入曝气柱采用跌水曝气，有效跌水高度为1～1.5m，曝气量为4～5mg/L，使原水的溶解氧量显著的提高；(2).曝气柱的出水经进水管路进入滤柱，滤柱上设有取样口，滤柱以石英砂与锰砂做双层滤料，其中上层为轻质石英砂粗滤料，粒径为1.8-1.0mm，厚度为700mm，下层为重质锰砂细滤料，粒径为0.9-0.6mm，厚度为500mm，从整体上构成上粗下细的粒径分布，滤料总厚度为1200mm；(3).滤柱的出水经取样化验并认定达到我国生活饮用水水质卫生标准后，输往市政供水管道，(4).反冲时，先开小流量使滤料层充分松动后，再开到正常反冲洗流速，其反冲洗强度15～20L/s·m2，反冲洗时间10～20min，反冲洗周期2～4周。
与现有技术相比，本发明的有益效果是由上层轻质的石英砂粗滤料和下层重质的锰砂细滤料组合成双层滤料，既改善了传统石英砂滤料在滤料成熟期前出水不稳定的情况，又降低了全部使用锰砂的造价问题。而且还具有截污能力强，运行周期长，处理效果好，出水水质稳定，成熟期短等特点。
附图为本发明给出一种实施例的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图介绍一下整个工艺的具体运行过程及其运行参数如图所示，含铁锰的原水由进水管1进入高位水箱2，再进入平衡水箱3，再由平衡水箱3进入曝气柱4，原水的溶解氧量会有显著的提高，曝气柱4的出水经两套相对独立的进水管路分别进入滤柱5和作为对比组的滤柱6，滤柱高为3000mm，内径为70mm，竖向每间隔承200mm设一个取样口，两个滤柱共计12个取样口，滤柱底部承托层厚为150mm，滤柱5采用双层滤料7，上层轻质滤料石英砂选用粒径为1.8-1.0mm，厚度为700mm；下层重质滤料锰砂选用粒径为0.9-0.6mm，厚度为500mm，滤料总厚度为1200mm。作为对比组的滤柱6仍采用粒径为1.2-0.6mm的石英砂，滤层厚1200mm。溶解氧控制在4.0mg/l左右，滤速控制在9-11m/h之间。由于铁的氧化较快，当水通过滤柱时实际上已经有部分铁被氧化，由于二价铁离子的量对滤料成熟时间的长短起着至关重要的影响，因此双层滤料中的石英砂比单层中的更易成熟。反冲洗后，滤层交界处出现一部分的混杂现象，其对出水水质的影响不大，而且由于一部分小颗粒的锰砂混入了石英砂中，不仅是粗滤料滤层孔隙尺寸减小而且锰砂的混入可以促进石英砂的成熟。反冲时应该先开小流量3～5min使滤料层充分松动后，再开到正常反冲洗流速。反冲洗强度15～20L/s·m2；反冲洗时间10～20min，反冲洗周期2-4周。反冲洗水8为自来水。经实验室模拟，对含锰量低于2mg/L，含铁量少于5mg/L的地下水进行处理，经该实用新型设备处理能达到我国生活饮用水水质卫生标准，其出水质量优于对比组，滤柱的出水经取样化验并认定达到我国生活饮用水水质卫生标准后，分别经出水管10、11输往市政供水管道，在两个滤柱之间还设有一个测压板9。
权利要求
1.一种双层滤料除铁除锰的方法，其特征在于该方法包含有下列步骤(1).含锰量低于2mg/L，含铁量少于5mg/L的地下水由高位水箱进入平衡水箱，再由平衡水箱进入曝气柱采用跌水曝气，有效跌水高度为1～1.5m，曝气量为4～5mg/L，使原水的溶解氧量显著的提高；(2).曝气柱的出水经进水管路进入滤柱，滤柱上设有取样口，滤柱以石英砂与锰砂做双层滤料，其中上层为轻质石英砂粗滤料，粒径为1.8-1.0mm，厚度为700mm，下层为重质锰砂细滤料，粒径为0.9-0.6mm，厚度为500mm，从整体上构成上粗下细的粒径分布，滤料总厚度为1200mm；(3).滤柱的出水经取样化验并认定达到我国生活饮用水水质卫生标准后，输往市政供水管道；(4).反冲时，先开小流量使滤料层充分松动后，再开到正常反冲洗流速，其反冲洗强度15～20L/s·m2，反冲洗时间10～20min，反冲洗周期2～4周。
全文摘要
一种双层滤料除铁除锰的方法，其特点是包含有下列步骤(1)含锰、铁的地下水由高位水箱进入平衡水箱，再由平衡水箱进入曝气柱采用跌水曝气；(2)曝气柱的出水经进水管路进入滤柱，滤柱上设有取样口，滤柱以石英砂与锰砂做双层滤料，其中上层为轻质石英砂粗滤料下层为重质锰砂细滤料，从整体上构成上粗下细的粒径分布；(3)滤柱的出水经取样化验合格后，输往市政供水管道；(4)反冲时，先开小流量使滤料层充分松动后，再开到正常反冲洗流速。与现有技术相比，本发明既改善了传统石英砂滤料在滤料成熟期前出水不稳定的情况，又降低了全部使用锰砂的造价问题。而且还具有截污能力强，运行周期长，处理效果好，出水水质稳定，成熟期短等特点。
文档编号B01D24/20GK1803647SQ20051004808
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者傅金祥, 安娜 申请人:沈阳建筑大学