I 工藝流程選擇

9.6.1 生活飲用水的地下水水源中鐵、錳含量超過生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，應(yīng)考慮除鐵、除錳。生產(chǎn)用水水源的鐵、錳含量超過工業(yè)用水的規(guī)定要求時(shí)，也應(yīng)考慮除鐵、除錳。

9.6.2 地下水除鐵、除錳工藝流程的選擇及構(gòu)筑物的組成，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、處理后水質(zhì)要求、除鐵、除錳試驗(yàn)或參照水質(zhì)相似水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。

9.6.3 地下水除鐵宜采用接觸氧化法。工藝流程為：

原水曝氣——接觸氧化過濾。

9.6.4 地下水同時(shí)含鐵、錳時(shí)，其工藝流程應(yīng)根據(jù)下列條件確定：

1 當(dāng)原水含鐵量低于 6.0mg/L 、含錳量低于 1.5mg/L 時(shí)， 可采用：
原水曝氣——單級過濾。

2 當(dāng)原水含鐵量或含錳量超過上述數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定，必要時(shí)可采用：
原水曝氣——一級過濾——二級過濾。

3 當(dāng)除鐵受硅酸鹽影響時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)確定，必要時(shí)可采用：
原水曝氣——一級過濾——曝氣——二級過濾。

Ⅱ 曝氣裝置

9.6.5 曝氣裝置應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、是否需去除二氧化碳以及充氧程度的要求選定，可采用跌水、淋水、噴水、射流曝氣、壓縮空氣、板條式曝氣塔、接觸式曝氣塔或葉輪式表面曝氣裝置。

9.6.6 采用跌水裝置時(shí)，跌水級數(shù)可采用 1～3 級，每級跌水高度為 0.5～1.0m ，單寬流量為 20～50m³/(m·h) 。

9.6.7 采用淋水裝置 ( 穿孔管或蓮蓬頭 ) 時(shí)，孔眼直徑可采用 4～8mm ，孔眼流速為 1.5～2.5m/s ，安裝高度為 1.5～2.5m 。當(dāng)采用蓮蓬頭時(shí)，每個(gè)蓮蓬頭的服務(wù)面積為 1.0～1.5m² 。

9.6.8 采用噴水裝置時(shí)，每 10m² 集水池面積上宜裝設(shè) 4～6 個(gè)向上噴出的噴嘴，噴嘴處的工作水頭宜采用 7m 。

9.6.9 采用射流曝氣裝置時(shí)，其構(gòu)造應(yīng)根據(jù)工作水的壓力、需氣量和出口壓力等通過計(jì)算確定。工作水可采用全部、部分原水或其他壓力水。

9.6.10 采用壓縮空氣曝氣時(shí)，每立方米水的需氣量 ( 以 L 計(jì) ) ，一般為原水二價(jià)鐵含量 ( 以 mg/L 計(jì) ) 的 2～5 倍。

9.6.11 采用板條式曝氣塔時(shí)，板條層數(shù)可為 4～6 層，層間凈距為 400～600mm 。

9.6.12 采用接觸式曝氣塔時(shí)，填料層層數(shù)可為 1～3 層，填料采用 30～50mm 粒徑的焦炭塊或礦渣，每層填料厚度為 300～400mm ，層間凈距不宜小于 600mm 。

9.6.13 淋水裝置、噴水裝置、板條式曝氣塔和接觸式曝氣塔的淋水密度，可采用 5～10m³/(m²·h) 。淋水裝置接觸水池容積，宜按 30～40min 處理水量計(jì)算。接觸式曝氣塔底部集水池容積，宜按 15～20min 處理水量計(jì)算。

9.6.14 采用葉輪表面曝氣裝置時(shí)，曝氣池容積可按 20～40min 處理水量計(jì)算，葉輪直徑與池長邊或直徑之比可為 1:6～1:8 ，葉輪外緣線速度可為 4～6m/s 。

9.6.15 當(dāng)?shù)?、淋水、噴水、板條式曝氣塔、接觸式曝氣塔或葉輪表面曝氣裝置設(shè)在室內(nèi)時(shí)，應(yīng)考慮通風(fēng)設(shè)施。

Ⅲ 除鐵、除錳濾池

9.6.16 除鐵、除錳濾池的濾料宜采用天然錳砂或石英砂等。

9.6.17 除鐵、除錳濾池濾料的粒徑：石英砂宜為 d_min＝ 0.5mm ， d_max＝ 1.2mm ；錳砂宜為 d_min＝ 0.6mm ， d_max＝ 1.2～2.0mm ；厚度宜為 800～1200mm ；濾速宜為 5～7m/h 。

9.6.18 除鐵、除錳濾池宜采用大阻力配水系統(tǒng)，其承托層可按表 9.5.9 選用。當(dāng)采用錳砂濾料時(shí)，承托層的頂面兩層需改為錳礦石。

9.6.19 除鐵、除錳濾池的沖洗強(qiáng)度和沖洗時(shí)間可按表 9.6.19 采用。

條文說明

9.6 地下水除鐵和除錳

I 工藝流程選擇

9.6.1 關(guān)于地下水進(jìn)行除鐵和除錳處理的規(guī)定。

微量的鐵和錳是人體必需的元素，但飲用水中含有超量的鐵和錳，會(huì)產(chǎn)生異味和色度。當(dāng)水中含鐵量小于 0.3mg/L 時(shí)無任何異味；含鐵量為 0.5mg/L 時(shí)，色度可達(dá) 30 度以上；含鐵量達(dá) 1.0mg/L 時(shí)便有明顯的金屬味。水中含有超量的鐵和錳，會(huì)使衣物、器具洗后染色。含錳量大于 1.5mg/L 時(shí)會(huì)使水產(chǎn)生金屬澀味。錳的氧化物能在衛(wèi)生潔具和管道內(nèi)壁逐漸沉積，產(chǎn)生錳斑。當(dāng)管中水流速度和水流方向發(fā)生變化時(shí)，沉積物泛起會(huì)引起“黑水”現(xiàn)象。因此，《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定，飲用水中鐵的含量不應(yīng)超過 0.3mg/L，錳的含量不應(yīng)超過 0.1mg/L 。

生產(chǎn)用水，由于水的用途不同，對水中鐵和錳含量的要求也不盡相同。紡織、造紙、印染、釀造等工業(yè)企業(yè)，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，對水中鐵和錳的含量有嚴(yán)格的要求。軟化、除鹽系統(tǒng)對處理水中鐵和錳的含量，亦有較嚴(yán)格的要求。但有些工業(yè)企業(yè)用水對水中鐵和錳含量并無嚴(yán)格要求或要求不一。因此，對工業(yè)企業(yè)用水中鐵、錳含量不宜作出統(tǒng)一的規(guī)定，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工業(yè)用水系統(tǒng)的用水要求確定。

9.6.2 關(guān)于地下水除鐵、除錳工藝流程選擇的原則規(guī)定。 試驗(yàn)研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，合理選擇工藝流程是地下水除鐵、除錳成敗的關(guān)鍵，并將直接影響水廠的經(jīng)濟(jì)效益。工藝流程選擇與原水水質(zhì)密切相關(guān)，而天然地下水水質(zhì)又是千差萬別的，這就給工藝流程選擇帶來很大困難。因此，掌握較詳盡的水質(zhì)資料，在設(shè)計(jì)前進(jìn)行除鐵、除錳試驗(yàn)，以取得可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)是十分必要的。如無條件進(jìn)行試驗(yàn)也可參照原水水質(zhì)相似水廠的經(jīng)驗(yàn)，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定除鐵、除錳工藝流程。

9.6.3 地下水除鐵技術(shù)發(fā)展至今已有多種方法。如接觸過濾氧化法、曝氣氧化法、藥劑氧化法等等。工程中最常用的也是最經(jīng)濟(jì)的工藝是接觸過濾氧化法。

除鐵的過程是使 Fe_²⁺ 氧化生成 Fe(OH)₃，再將其懸浮的 Fe(OH)₃粒子從水中分離出去，進(jìn)而達(dá)到除鐵目的。而 Fe_²⁺ 氧化生成 Fe(OH)₃粒子性狀，取決于原水水質(zhì)。水中可溶性硅酸含量對 Fe(OH)₃粒子性狀影響頗大。溶解性硅酸能與 Fe(OH)₃表面進(jìn)行化學(xué)結(jié)合，形成趨于穩(wěn)定的高分子，分子量在 10⁴ 以上。所以溶解性硅酸含量越高，生成的 Fe(OH)₃粒子直徑就越小，凝聚就困難。經(jīng)許多學(xué)者試驗(yàn)與工程實(shí)踐表明，原水中可溶解性硅酸濃度超過 40mg/L 時(shí)就不能應(yīng)用曝氣氧化法除鐵工藝，而應(yīng)采用接觸過濾氧化法工藝流程。

接觸過濾氧化法是以溶解氧為氧化劑的自催化氧化法。反應(yīng)生成物是催化劑本身不斷地披覆于濾料表面，在濾料表面進(jìn)行接觸氧化除鐵反應(yīng)。曝氣只是為了充氧，充氧后應(yīng)立即進(jìn)入濾層，避免濾前生成 Fe³⁺ 膠體粒子穿透濾層。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使曝氣后的水至濾池的中間停留時(shí)間越短越好。實(shí)際工程中，在 3～5min 之內(nèi)，不會(huì)影響處理效果。

9.6.4 關(guān)于地下水鐵、錳共存情況下，除鐵除錳工藝流程選擇的規(guī)定。

Fe_²⁺、Mn_²⁺ 離子往往伴生于天然地下水中， Fe_²⁺、Mn_²⁺ 離子的氧化去除難以分開。中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究院近幾年的研究成果指出，地下水中的 Mn_²⁺ 離子能在除錳菌的作用下，完成生物固錳除錳的生物化學(xué)氧化。 Fe_²⁺ 離子參與 Mn_²⁺ 離子的生物氧化過程，所以， Fe_²⁺、Mn_²⁺ 離子可以在同一濾池中去除，此濾池稱為生物濾池。無論單級或兩級除鐵除錳流程都可采用生物濾池。中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究院已成功設(shè)計(jì)運(yùn)行了沈陽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)等生物除鐵除錳水廠。

當(dāng)原水含鐵量低于 6mg/L，含錳量低于 1.5mg/L 時(shí)，采用曝氣、一級過濾，可在除鐵同時(shí)將錳去掉。

當(dāng)原水含鐵量、含錳量超過上述數(shù)值時(shí)，應(yīng)通過試驗(yàn)研究，必要時(shí)，可采用曝氣、兩級濾池過濾工藝，以達(dá)到鐵、錳深度凈化的目的，先除鐵而后除錳。

當(dāng)原水堿度較低，硅酸鹽含量較高時(shí)，將影響生成的 Fe²⁺ 離子的尺度，形成膠體顆粒。因此，原水開始就充分曝氣將使高鐵 (Fe³⁺ ) 穿透濾層，而致使出水水質(zhì)惡化。此時(shí)也應(yīng)通過試驗(yàn)確定其除鐵、除錳的工藝，必要時(shí)，可在二級過濾之前再加一次曝氣。即：原水曝氣——一級除鐵、除錳濾池——曝氣——二級除鐵、除錳濾池。

Ⅱ 曝氣裝置

9.6.5 關(guān)于曝氣設(shè)備選用的規(guī)定。

9.6.6 關(guān)于跌水曝氣裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

國內(nèi)使用情況表明，跌水級數(shù)一般采用 1～3 級，每級跌水高度一般采用 0.5～1.0m 。單寬流量各地采用的數(shù)值相差懸殊，多數(shù)采用 20～50m³/(m·h) 。故條文作了相應(yīng)規(guī)定。

9.6.7 關(guān)于淋水裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

目前國內(nèi)淋水裝置多采用穿孔管，因其加工安裝簡單，曝氣效果良好，而采用蓮蓬頭者較少。理論上，孔眼直徑愈小，水流愈分散，曝氣效果愈好。但孔眼直徑太小易于堵塞，反而會(huì)影響曝氣效果。根據(jù)國內(nèi)使用經(jīng)驗(yàn)，孔眼直徑以 4～8mm 為宜，孔眼流速以 1.5～2.5m/s 為宜，安裝高度以 1.5～2.5m 為宜。淋水裝置的安裝高度，對板條式曝氣塔為淋水出口至最高一層板條的高度；對接觸式曝氣塔為淋水出口至最高一層填料面的高度；直接設(shè)在濾池上的淋水裝置為淋水出口至濾池內(nèi)最高水位的高度。

9.6.8 關(guān)于噴水裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

條文中規(guī)定了每 10m² 面積設(shè)置噴嘴的個(gè)數(shù)，實(shí)際上相當(dāng)于每個(gè)噴嘴的服務(wù)面積約為 1.7～2.5m² 。

9.6.9 關(guān)于射流曝氣裝置設(shè)計(jì)計(jì)算原則的規(guī)定。

某水廠原射流曝氣裝置未經(jīng)計(jì)算，安裝位置不當(dāng)，使裝置不僅不曝氣，反而從吸氣口噴水。后經(jīng)計(jì)算，并改變了射流曝氣裝置的位置，結(jié)果曝氣效果良好?？梢?，通過計(jì)算來確定射流曝氣裝置的構(gòu)造是很重要的。東北兩個(gè)城市采用射流曝氣裝置已有多年歷史，由于它具有設(shè)備少、造價(jià)低、加工容易、管理方便、溶氧效率較高等優(yōu)點(diǎn)，故迅速得以在國內(nèi)十多個(gè)水廠推廣使用，效果良好。實(shí)踐表明，原水經(jīng)射流曝氣后溶解氧飽和度可達(dá) 70％～80％，但 CO₂散除率一般不超過 30％， pH 值無明顯提高，故射流曝氣裝置適用于原水鐵、錳含量較低，對散除 C0₂ 和提高 pH 值要求不高的場合。

9.6.10 關(guān)于壓縮空氣曝氣需氣量的規(guī)定。

9.6.11 關(guān)于板條式曝氣塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

9.6.12 關(guān)于接觸式曝氣塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

實(shí)踐表明，接觸式曝氣塔運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，填料層易被堵塞。原水含鐵量愈高，堵塞愈快。一般每 1～2 年就應(yīng)對填料層進(jìn)行清理。這是一項(xiàng)十分繁重的工作，為方便清理，層間凈距一般不宜小于 600mm 。

9.6.13 關(guān)于設(shè)有噴淋設(shè)備的曝氣裝置淋水密度的規(guī)定。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，淋水密度一般可采用 5～10m³/(m²·h) 。但直接裝設(shè)在濾池上的噴淋設(shè)備，其淋水密度相當(dāng)于濾池的濾速。

9.6.14 關(guān)于葉輪式表面曝氣裝置主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

試驗(yàn)研究和東北地區(qū)采用的葉輪表面曝氣裝置的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，原水經(jīng)曝氣后溶解氧飽和度可達(dá) 80％以上，二氧化碳散除率可達(dá) 70％以上， pH 值可提高 0.5～1.0 。可見，葉輪表面曝氣裝置不僅溶氧效率較高，而且能充分散除二氧化碳，大幅度提高 pH 值。使用中還可根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)節(jié)曝氣程度，管理?xiàng)l件也較好，故近年來已逐漸在工程中得以推廣使用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)曝氣程度的要求來確定設(shè)計(jì)參數(shù)，當(dāng)要求曝氣程度高時(shí)，曝氣池容積和葉輪外緣線速度應(yīng)選用條文中規(guī)定的上限，葉輪直徑與池長邊或直徑之比應(yīng)選用條文中規(guī)定數(shù)據(jù)的下限。

9.6.15 關(guān)于曝氣裝置設(shè)在室內(nèi)時(shí)應(yīng)考慮通風(fēng)設(shè)施的原則規(guī)定。

Ⅲ 除鐵、除錳濾池

9.6.16 關(guān)于除鐵、除錳濾池濾料的規(guī)定。

20 世紀(jì) 60 年代發(fā)展起來的天然錳砂除鐵技術(shù)，由于其明顯的優(yōu)點(diǎn)而迅速在全國推廣使用。近年來，除鐵技術(shù)又有了新的發(fā)展，接觸氧化除鐵理論認(rèn)為，在濾料成熟之后，無論何種濾料均能有效地除鐵，起著鐵質(zhì)活性濾膜載體的作用。因此，除鐵、除錳濾池濾料可選擇天然錳砂，也可選擇石英砂及其他適宜的濾料。“地下水除鐵課題組”調(diào)查及試驗(yàn)研究結(jié)果表明，石英砂濾料更適用于原水含鐵量低于 15mg/L 的情況，當(dāng)原水含鐵量＞15mg/L 時(shí)，宜采用無煙煤一石英砂雙層濾料。

9.6.17 關(guān)于除鐵除錳濾池主要設(shè)計(jì)參數(shù)的規(guī)定。

條文依據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)研究結(jié)果而定。濾料粒徑，當(dāng)采用石英砂時(shí)，最小粒徑一般為 0.5～0.6mm，最大粒徑一般為 1.2～1.5mm ；當(dāng)采用天然錳砂時(shí)，最小粒徑一般為 0.6mm，最大粒徑一般為 1.2～2.0mm 。條文對濾料層厚度規(guī)定的范圍較大，使用時(shí)可根據(jù)原水水質(zhì)和選用的濾池型式確定。國內(nèi)已有的重力式濾池的濾層厚度一般采用 800～1000mm，壓力式濾池的濾層厚度一般采用 1000～1200mm，甚至有厚達(dá) 1500mm 的。然而重力式濾池和壓力式濾池并無實(shí)質(zhì)上的區(qū)別，只是構(gòu)造不同而已，因此主要還應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)來確定濾層厚度。

9.6.18 關(guān)于除鐵、除錳濾池配水系統(tǒng)和承托層選用的規(guī)定。

9.6.19 關(guān)于除鐵、除錳濾池沖洗強(qiáng)度、膨脹率和沖洗時(shí)間的規(guī)定。

以往設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中采用的沖洗強(qiáng)度、膨脹率較高，通過試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，濾池沖洗強(qiáng)度過高易使濾料表面活性濾膜破壞，致使初濾水長時(shí)間不合格，也有個(gè)別把承托層沖翻的實(shí)例。沖洗強(qiáng)度太低則易使濾層結(jié)泥球，甚至板結(jié)。因此，除鐵、除錳濾池沖洗強(qiáng)度應(yīng)適當(dāng)。當(dāng)天然錳砂濾池的沖洗強(qiáng)度為 18L/(m²·s)，石英砂濾池的沖洗強(qiáng)度為 13～15L/(m²·s) 時(shí)，即可使全部濾層浮動(dòng)，達(dá)到預(yù)期的沖洗目的。