地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的原因、特點(diǎn)和處理方法分析
來(lái)源： 閱讀：7840 更新時(shí)間：2011-08-09 09:10一、地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的原因
地表水錳超標(biāo)的情況主要發(fā)生在以大型水庫(kù)作為水源地的水廠。發(fā)生原因和地下水錳超標(biāo)一樣，多為地質(zhì)污染。地下水、地表水錳超標(biāo)的同時(shí)都有鐵超標(biāo)，且最初都為低價(jià)形式存在，只是由于地表水和空氣有接觸，增加了水中的氧含量，而低價(jià)鐵易于被氧化，被氧化后的三價(jià)鐵會(huì)形成沉淀物，故在地表水中，鐵一般會(huì)隨著被氧化和水的流動(dòng)自然沉淀；而地表水（水庫(kù)水）中的低價(jià)錳，由于其穩(wěn)定性較強(qiáng)，不易被自然氧化，水庫(kù)水的流動(dòng)性差決定了這類(lèi)水體的氧含量比其他地表水都要低，所以地表水（水庫(kù)水）中大多表現(xiàn)為錳超標(biāo)，而鐵一般不超標(biāo)。
二、地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的特點(diǎn)
地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的處理和地下水錳超標(biāo)的處理方法上有一定區(qū)別，這主要是由于錳在地表水和地下水中存在形態(tài)的不同和兩種水水質(zhì)不同造成的。
（1）、形態(tài)
通過(guò)各方研究表明，地表水中的錳大多是以絡(luò)合物的形態(tài)存在的。由于絡(luò)合物形態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定性，決定了要去除這類(lèi)錳所使用的材料要比普通材料具有更強(qiáng)的氧化性和吸附性能。
（2）、水質(zhì)
由于地表水的渾濁度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地下水，所以處理工藝上還要考慮渾濁度和懸浮物的去除。
綜上所述，地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的處理，相比地下水除鐵錳在工藝和材料的選擇上要更復(fù)雜和要求更高，相對(duì)投入也較高。
三、地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的處理方法分析：
（一）、化學(xué)藥劑氧化加天然錳砂過(guò)濾法：
技術(shù)特點(diǎn)
這類(lèi)方法包括投加二氧化氯氧化法和高錳酸鉀氧化法兩種，其共同的技術(shù)特點(diǎn)是投加強(qiáng)氧化性的化學(xué)藥劑，將原水中低價(jià)錳氧化成為高價(jià)錳，然后進(jìn)一步通過(guò)天然錳砂濾料濾除。這種方法是從傳統(tǒng)接觸氧化法發(fā)展而來(lái)，在濾前投加強(qiáng)氧化劑的原因是由于國(guó)內(nèi)普通天然錳砂的二氧化錳含量普遍不高，一般只有30~35%，接觸氧化和吸附能力較弱，打不開(kāi)地表水中呈絡(luò)合物形態(tài)的錳，所以在濾前需要投加強(qiáng)氧化劑來(lái)先氧化原水中的錳，將低價(jià)錳轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇r(jià)錳后，通過(guò)天然錳砂吸附過(guò)濾。
1、化學(xué)藥劑氧化法的除錳反應(yīng)式如下：
二氧化氯氧化法的反應(yīng)式:
5Mn2+ +2ClO2 + 6H2O ＝ 5MnO2 ↓+ 12H+ + 2HCl-
高錳酸鉀氧化法的反應(yīng)式：
3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O ＝ 5MnO2 ↓+ 2K+ + 4H+
2、化學(xué)藥劑氧化法應(yīng)用中存在的技術(shù)難點(diǎn)：
（1）、強(qiáng)氧化劑投加量難以控制
由于原水中除了低價(jià)錳之外，還存在著其它的還原性物質(zhì)，這類(lèi)物質(zhì)要同時(shí)消耗化學(xué)藥劑，使藥劑的消耗量大于理論消耗量。在原水中存在的還原性物質(zhì)可以分為如下兩類(lèi)：還原性強(qiáng)于低價(jià)錳的物質(zhì)R-S，還原性弱于低價(jià)錳的物質(zhì)R-V，因?yàn)檫@兩類(lèi)物質(zhì)在原水中與低價(jià)錳爭(zhēng)奪投放的化學(xué)藥劑，特別是R-S，還原性強(qiáng)，比低價(jià)錳優(yōu)先與化學(xué)藥劑反應(yīng)。大大影響化學(xué)藥劑氧化法的除錳效果，增大了藥劑消耗量。
另外，更為重要的是，這兩類(lèi)物質(zhì)成分非常復(fù)雜，要想將其納入水廠的實(shí)時(shí)檢測(cè)，則設(shè)備種類(lèi)復(fù)雜數(shù)量龐大，幾乎是不可能的。并且其在原水中往往處于經(jīng)常的變動(dòng)中，一是R-S與R-V的比例不斷變化，二是這類(lèi)物質(zhì)的總量由于地表水水質(zhì)的變化，也處于經(jīng)常性的變化之中。在水廠僅僅設(shè)置了對(duì)錳的在線監(jiān)測(cè)儀的情況下，原水中還原性物質(zhì)的存在，以及這類(lèi)物質(zhì)與低價(jià)錳的比例的不確定性成為化學(xué)藥劑氧化法的控制難點(diǎn)，往往是投加的化學(xué)藥劑不多就少，投加量小，強(qiáng)氧化劑和其他還原物質(zhì)先反應(yīng)，參與同錳反應(yīng)的劑量過(guò)低，不能打開(kāi)絡(luò)合物狀態(tài)的錳，造成濾后水錳超標(biāo)。投入量過(guò)高，強(qiáng)氧化劑的殘留會(huì)影響出水水質(zhì)（下述）。
（2）、出水水質(zhì)難以控制
二氧化氯氧化法由于前述技術(shù)難點(diǎn)，量不足時(shí)，除錳不達(dá)標(biāo)，在實(shí)際使用中，往往是投加過(guò)量，則出廠水余氯和氯衍生物過(guò)量，影響水質(zhì)。
高錳酸鉀氧化法有上述控制難點(diǎn)，還存在在實(shí)際使用中，處理后的水色度極高，除錳過(guò)后不得不再專(zhuān)門(mén)降低色度，需要再投加粉末活性炭，才能使色度達(dá)標(biāo)。
（3）、濾速，反沖洗的改造
這類(lèi)問(wèn)題主要出現(xiàn)在已建好水廠的除錳改造中，國(guó)內(nèi)一般地表水水廠的濾池過(guò)濾速度都在8米以上，反沖洗強(qiáng)度按石英砂標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，一般為12~15L/㎡•S。由于國(guó)內(nèi)天然錳砂二氧化錳含量不高，接觸氧化能力和吸附能力不夠，造成濾前要投加強(qiáng)氧化劑，過(guò)濾時(shí)還要將過(guò)濾速度控制在比較低的范圍以?xún)?nèi)，一般為5~7米/小時(shí)；由于天然錳砂的容重比石英砂大，所以天然錳砂的反沖洗強(qiáng)度要求為18~20 L/㎡•S。若用這類(lèi)方法改造，不僅會(huì)降低濾池的出水量，還需要對(duì)已建好的反沖洗設(shè)施進(jìn)行改造。
（4）、錳砂的使用壽命
由于天然錳砂的機(jī)械強(qiáng)度不高，在濾池中，由于反沖洗的摩擦，天然錳砂易破碎，粉化，使用壽命一般不到一年，這類(lèi)問(wèn)題在使用氣水反沖的V型濾池上更為嚴(yán)重。
（5）、渾濁度和懸浮物的去除
由于國(guó)內(nèi)天然錳砂對(duì)于渾濁度和懸浮物的去除能力遠(yuǎn)低于天然石英砂，造成水廠在除鐵錳工藝之外，還要另外設(shè)置去除渾濁度和懸浮物的工藝。
（二）、進(jìn)口天然錳砂過(guò)濾法：
本方法使用的工藝類(lèi)型為傳統(tǒng)接觸氧化和吸附，由于進(jìn)口天然錳砂二氧化錳含量高,達(dá)到55~75%，不需在濾前為氧化錳投加大劑量強(qiáng)氧化劑，過(guò)濾時(shí)也不用降低濾速，除錳效果較為穩(wěn)定。但本方法也有幾個(gè)難點(diǎn)：
1、 材料費(fèi)用過(guò)高，進(jìn)口天然錳砂的價(jià)格是國(guó)內(nèi)天然錳砂價(jià)格的7~10倍，造成在濾料環(huán)節(jié)投入過(guò)大，國(guó)內(nèi)多數(shù)水廠現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)水平難以接受。
2、 機(jī)械強(qiáng)度不高，濾料更換較為頻繁。
3、 反沖洗強(qiáng)度大于天然石英砂，增加改造費(fèi)用。
4、 對(duì)于渾濁度和懸浮物的處理效果不如天然石英砂。
（三）、覆合錳砂過(guò)濾法
覆合錳砂Ⅲ型是使用一種化學(xué)的方法，在基粒砂的表面覆合上兩層高純度的鐵膜和錳膜。通過(guò)控制覆合制作條件及配方選擇，達(dá)到控制基料砂表面二氧化錳含量的目的，其中針對(duì)地表水除錳使用的覆合錳砂Ⅲ表面的二氧化錳含量最高達(dá)到60%左右，使其具有了很強(qiáng)的吸附氧化能力，完全適應(yīng)于地表水（水庫(kù)水）除錳。
覆合錳砂Ⅲ型在地表水（水庫(kù)水）除錳中的優(yōu)勢(shì)：
1、 覆合錳砂Ⅲ型的表面二氧化錳含量最高達(dá)到60%，在用于地表水（水庫(kù)水）錳超標(biāo)的處理中，無(wú)需濾前加投強(qiáng)氧化劑，也無(wú)需降低濾速。除錳效果穩(wěn)定。
2、 容重同石英砂一樣，在改造中無(wú)需改建反沖洗系統(tǒng)。
3、 機(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。經(jīng)測(cè)定，普通天然錳砂的磨損率是覆合錳砂的34倍，破碎率是覆合錳砂的2.5倍。
4、 具有和石英砂同等的去除渾濁度和懸浮物的能力，一物兩用，既除鐵錳又去除渾濁度和懸浮物。
