生物除锰技术在生活饮用水中应用

姬保江
(黑龙江浩良河化肥厂，黑龙江伊春　153103)

　　摘　要：含铁和锰较高的地下水，采用跌水曝气和聚合氯化铝联合处理工艺，不能满足饮用水对除铁除锰的要求，改用表面曝气与锰砂过滤联合处理工艺，可使处理后的水达到饮用水的要求，还节省了原工艺中因投力。聚合铝混凝剂而发生的费用。
　　关键词：给水处理；生物除锰；生活饮用水
　　中图分类号：TU991.26
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455(2002)0－0022－03

　　浩良河化肥厂位于黑龙江省伊春市浩良河镇，该地区地下水比较贫乏，且地下水中含锰量较高。为提高生活饮用水质量，浩良河化肥厂组织专业人员就锰含量高的问题进行了考察论证，从投资与成本、技术的可靠性、运行的稳定性、操作的复杂性等方面进行了方案比较，最终决定采用生物除锰技术^[1]财原有生活饮用水进行除锰处理，现就有关设计与运行总结介绍，供同行参考。

1 饮用水水源及原有处理工艺

1.1 生活饮用水水源
　　浩良河化肥厂生活饮用水以深层地下水为水源，取自3.5km以外的水源地，铁与锰的质量浓度分别为10-21mg/L，0.25－1.8mg/L；处理后铁的质量浓度为0.1－0.3mg/L，锰的质量浓度为0.25－0.8mg/L。水处理站采用跌水曝气、石英砂过滤工艺，设计处理能力1000m³/d。
1.2 工艺流程
　　其工艺流程如图1所示。

　　原水由一次泵站通过输水干管送到水处理站后首先进人曝气池顶部，从1.1m高处的喷淋管喷淋曝气后落入内部跌水池，再沿内部跌水池四周溢流而下，再次跌水曝气，落入下部1.3m处的外部水池内，然后跌人混合井，同时在此处投加聚合氯化铝，使之与原水充分混合，再经无阀滤池过滤，并以重力流流入生活水池，最后由生活水泵送往生活区供居民使用。

2 原水水质与除锰方案

2.1 原水水质
　　为了合理确定除锰系统工艺流程，我们统计了原水水质分析资料，其水质分析数据见表1。

表1 原水分析数据

项目 数据 水温 3-4 ρ(浊度)/(mg.^L-1) 45 肉眼可见物 无 pH值 6.55 ρ(总硬度)/(mg.L^-1)(CaCO₃计) 65.6 ρ(钙)(mg.L^-1) 13.97 ρ(镁)/(mg.L^-1) 7.48 ρ(铁)/(mg.L^-1) 12.06 ρ(锰)/(mg.L^-1) 1.09 ρ(铜)/(mg.L^-1) ＜0.001 ρ(锌)(mg.L^-1) ＜0.015 ρ(氯化物)/(mg.L^-1) 9.57 色度/倍 ＞60 味 无 ρ(氟化物)/(个.mL^-1) 0.17 ρ(氨氮)/(个.mL^-1) 0.65 ρ(亚硝酸盐氮)/(个.mL^-1) 0.004 细菌总数/(个.mL^-1) 4

2.2 除锰方案
　　用于实际生产的除锰方法有：碱化除锰法、KMnO4氧化法、氯连续再生接触氧化法、空气接触氧化法、生物氧化除锰法^[2]等，前3种方法需投药，增加运行成本，而且操作复杂。从我厂现有装置的实际运行情况来看，空气接触氧化法对现有水质除锰不够理想。而锰的生物氧化法理论比较完善可靠。为此采用了生物除锰的方法。

3 除锰系统

3.1 除锰流程
　　在分析了原有流程、原水及处理后的自来水水质后，决定采用“一级跌水曝气+无阀滤池过滤+二级表面曝气+锰砂过滤”的流程，即在原无阀滤池的后面再增加一级除锰工艺，同时停止投加聚合氯化铝混凝剂。改进后的流程如图2所示。

3.2 主要构筑物及设备
3.2.1 表面曝气池
　　表面曝气池呈长方形，其平面尺寸：3.08m×2.60m，有效水深3.55m，总容积45.9m³，水在池中停留时间20min；曝气区平面尺寸：3.01×2.60m，水深3.55m；表曝机采用泵型叶轮，叶轮直径：D=500mm，叶轮线速度4－6m/s。
3.2.2 吸水池及提升泵
　　吸水池呈长方形，平面尺寸为：3.80m×2.60m，有效水深3.55m ；总容积45.9m3；提升泵采用100QW100－22型潜水泵，流量100m3/h，扬程22m。
3.2.3 除锰罐规格及工艺参数
　　除锰罐是除锰工艺中的主要设备，其主要作用是去除经二级曝气处理的滤后水中的铁和锰，本流程中采用Φ3.0m×4.79m的除锰过滤器 2台，内装锰砂滤料，采用小阻力配水，过滤面积7.1m²，设计处理能力50m³/(h·台)。除锰罐的操作参数如表2所示。
滤料级配见表3。

表2 除锰罐操作参数

控制参数 控制数据 过滤速度/(m.h^-1) 7.0 工作压力/Mpa 0.44 反洗周期/h 48 反洗强度/(L.s^-1.m^-2) 18 反洗时间/min 5-10

表3 除锰罐滤料参数

滤料种类 级配/mm 装填厚度/mm 锰硝 0.6-2.0 100 　 2.0-4.0 100 　 4.0-8.0 100 　 8.0-16.0 100 河卵石 16.0-32.0 100 　 32.0-64.0 150

3.2.4 生活水池与供水泵房
　　生活水池为半地下式钢筋混凝土结构，有效容积600m³/m³。供水泵房为半地下式，其平面尺寸为：7.5m×24.5m，内设生活水泵2台，反冲洗泵2台，消防水泵4台。生活水泵为自灌式起动，单机功率40kw，流量105m³/(h·台)，供水总管压力0.5－0.6MPa。

4 除锰效果及经济分析

4.1 运行情况
　　本工程刚投产时出水铁、锰均达设计指标，但运行20余天后，滤后水铁、锰开始逐渐增高，原因是锰砂吸附饱和和生物膜形成脱节、衔接不好所致，这期间除锰主要是靠锰砂的吸附作用，生物活性除锰层并没有形成，为此，调整了运行工况，并进行微生物接种、培养和驯化，以加速生物活性除锰层的成熟，经3个月的精心调试，滤后水铁含量稳定在0.1－0.28mg/L，去除率为98.34％；锰为痕量，锰去除率近于100％。至此认为，生物活性除锰滤层已基本成熟。现装置的最终出水铁、锰指标均达到国标，实际运行证明，生物除锰是可行的，系统运行一直比较稳定。
　　为较好的说明生物技术的除锰效果，在此，我们将工程验收时的有关数据整理如表4。

表4 生物除锰运行情况

月份 ρ(Fe)/(mg.L^-1) ρ(Mn)/(mg.L^-1) ρ(NH3-N)/(mg.L^-1) 滤支细菌数/(个.m^g-1) 进水 出水 进水 出水 进水 出水 1 9.38 0.28 0.96 0.87 1.46 0.025 2 9.63 0.22 0.98 0.92 1.48 0.031 3 10.02 0.18 1.16 0.78 1.56 0.028 4 11.03 0.23 1.05 0.58 0.98 0.026 2.8×10³ 5 10.69 0.17 0.99 0.029 0.99 0.025 8.1×10⁴ 6 11.86 0.16 0.98 0.019 1.06 0.032 5.6×10⁵ 7 10.12 0.13 0.86 0.050 0.99 0.051 4.6×10⁵ 8 9.46 0.12 0.96 0.018 1.16 0.026 6.8×10⁵ 9 8.68 0.09 1.02 0.022 0.98 0.026 6.6×10⁶ 10 10.06 0.11 1.09 0.027 0.86 0.025 7.6×10⁶ 11 9.19 0.12 1.05 0.021 0.89 0.025 8.6×10⁶ 12 10.01 0.09 1.15 0.020 0.364 0.015 8.8×10⁶

4.2 经济分析
　　除锰系统投运前，每天加15kg聚合氯化铝，1年按360d计算(去除检修时间)，商品氯化铝每吨按2600元计算，则每年可节约药费为：15×360/1000×2600＝14040(元/a)。
　　由以上分析可知，采用生物除锰技术，在改善水质的同时，还节省了水处理费用，同时也简化了操作程序。

5 结语

　　 本生物除锰设计是成功的，达到了设计目的，和原工艺相比停止了加聚合氯化铝混凝剂，便于操作管理。滤后水铁、锰均达到国标。二级处理对于去除亚硝酸盐有作用，但不十分明显，这方面有待研究。

参考文献：

　　[1] 张杰，杨宏，徐爱军，等.生物固锰除锰技术的确立[J].给水排水，1996，22(11)：5－10
　　[2] 张杰，戴镇生 地下水除铁除锰现代观[J] 给水排水，1996，22(10)：13—16

---

　　作者简介：姬保江(1969－)。男，吉林公主岭人，工程师，现任职于浩良河化肥厂油改煤工程三期办，电话(0454)8198743，baojiang＠0451.com