生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果论文

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1、生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果论文摘要：在生物除铁除锰技术指导下设计建造的沈阳经济技术开发区供水厂，是我国第一座成规模的典型的地下水生物除铁除锰水厂。它的工艺特点体现在跌水弱曝气，在同一生物滤层中除铁除锰及培养期、稳定期的反冲洗机制。生物滤层培养成熟后，滤池铁锰去除效率达99%以上，出水水质优于国家标准，取得了稳定的运行效果。关键词：生物除铁除锰工艺设计运行效果早在20世纪80年代，中国市政工程东北设计研究院就在水处理试验和实践中发现了微生物对地下水中锰的去除作用，随后在我国率先开展了生物除铁除锰技术的研究工作［

2、1～2］.freelg/L，出水水质优于国家生活饮用水标准（铁0.3mg/L，锰0.1mg/L）。1工艺设计1.1技术路线确定沈阳经济技术开发区供水厂原水为深井地下水，由于原水中含有铁和锰，尤其是锰含量相当高，净水的主要目标是除铁除锰，所以净化工艺采用生物除铁除锰技术，主要体现在：跌水弱曝气；在同一生物滤层中除铁除锰；培养期、稳定期的反冲洗机制。1.2工艺流程及主体构筑物设计参数和特点图1净水工艺流程水厂占地7.8hm2，分为三个功能区：水处理区、铁泥处理区和辅助生产区。全厂设计处理能力为12万m3/d，整个工程分两期

3、实施，每期6万m3/d。目前已建成一期水处理区和辅助生产区，一期水处理区包括：跌水曝气池2座,单池内径10.5m；普通快滤池2列，每列6个单池；清水池2座；吸水井1座；送水泵房1座；反冲洗系统；加氯系统。其工艺流程见图1。从图1中可以看出，跌水曝气池和生物除铁除锰滤池是整个供水厂水质净化的核心，其构筑物主要设计参数及特点如下。（1）跌水曝气池。跌水曝气池是净化系统的第一单元构筑物，曝气方式采用跌水弱曝气。之所以采用弱曝气原因有三：一是生物除铁除锰机制指出，在pH中性范围内，Mn2+的氧化不是锰的氧化物的自催化作用，而是

4、以Fe2+，Mn2+氧化细菌为主的生物氧化作用，研究证明有很大一部分铁锰氧化细菌属微好氧菌［4］，过度的曝气不仅造成能量浪费，还会抑制某些细菌的活性，产生负面影响；二是在生物除铁除锰滤层中不要求散失CO2，因为水中CO2是微生物繁殖代谢的重要碳源；三是研究证明Fe2+对维系生物滤层中生物群系的平衡起到了至关重要的作用，强曝气将使原水中大量的Fe2+在进入滤层前氧化成Fe3+，Fe3+絮凝体易堵塞滤层和穿透滤层，影响出水水质，而Fe2+的减少又严重影响生物滤层的稳定性。从以上三点可以看出生物除铁除锰技术在曝气方面与传统的

5、除铁除锰工艺相比有很大不同，传统的除铁除锰工艺曝气的主要目的是向水中溶解足够数量的氧气，并充分散除水中的CO2、提高pH，因此一般都要求较大的曝气强度，而生物除铁除锰机制要求弱曝气。研究表明曝气后水中溶解氧维持在3～5mg/L即可满足生物滤池运行要求。跌水曝气池具有结构简单、造价低、能耗小、曝气效果稳定的优点，特别适用于大中型水厂。曝气池跌水高度在0.5～1m的范围内，曝气后水中的溶解氧就能达到4～5mg/L，可以满足生物除铁除锰滤层要求。该工艺曝气池跌水高度为0.84m，单宽流量为40.92m3/（h·m），有效水深

6、0.6m。(2)生物除铁除锰滤池。滤池分为独立的两列，每列设计水量为32400m3/d，每列共有6个单元滤池。单池平面尺寸为7.5m×6.2m，池深3.7m，设计滤速6m/h，强制滤速6.5m/h。滤料采用普通石英砂,厚度1m，粒径0.5～1.2mm。承托层采用卵石垫层，分四层，总厚度500mm。滤池采用大阻力配水系统，采用中央集水池配水。反冲洗采用单独水洗。传统接触氧化除铁除锰理论要求先除铁后除锰，即除铁与除锰要分别在两个滤池中完成，因此必须采用一级曝气过滤除铁、二级曝气过滤除锰的工艺。而生物除铁除锰技术认为地下水中

7、铁锰的性质相近，可以在同一生物滤层中被去除，而且研究还证明，生物滤层对氨氮也有很好的去除效果。因此生物除铁除锰工艺完全可以采用一级曝气过滤的简缩流程。1.3反冲洗机制生物除铁除锰滤池的反冲洗机制在生物滤池培养阶段和稳定运行阶段是不同的。培养阶段为利于微生物的生长繁殖，使生物滤层尽快成熟，反冲洗的原则是弱；而在稳定运行阶段，应适当加大反冲洗力度，以防止滤层板结。适宜的反冲洗是保证滤层经济有效运行的必要条件。该工艺正常运行时的反冲洗参数为反冲洗强度15L/（s·m2），反冲洗历时5min，反冲洗周期72h。2生物除铁除锰滤

8、池的运行效果2.1原水水质该供水厂原水为深井地下水，净水的主要目标是除铁除锰，原提供给设计单位的水质参数是Fe3.2mg/L，Mn2mg/L。但在调试运行前供水公司的化验结果是Fe最高为0.3mg/L，Mn最高为4mg/L。调试运行期间原水水质的平均值为Fe0.13mg/L，Mn2.296mg/L。从上可以看出，沈阳经济开发区的原