生物除铁除锰滤池的曝气溶氧研究论文

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1、生物除铁除锰滤池的曝气溶氧研究论文摘要：从理论计算和试验两方面探讨了生物除铁除锰滤池中的曝气溶氧问题。结果表明，生物滤层除铁除锰不需要高溶解氧，也不需要通过散除CO2来提高原水的pH值，相反CO2可作为微生物繁殖代谢的碳源。认为简单的曝气充氧方式与生物滤池的结合可大大简化传统的处理流程。关键词：生物滤池除铁除锰需氧量曝气对于传统的除铁除锰工艺，曝气的主要目的是向水中充氧，并充分散除水中的CO2以提高pH值。因此，对于接触氧化除铁除锰(特别是除锰)，一般都要求较大的曝气强度。生物除铁除锰机制指出.freelg/L，

2、理论上去除铁的浓度上限应为9.17/0.143=65mg/L。试验表明，在自然氧化除铁的条件下是不可能达到该值的。根据有关资料，18℃时去除铁的浓度上限只为30mg/L，反推过剩系数为a=9.17/(0.143×30)=2.18。在生物除铁除锰滤层中，Fe2+、Mn2+的氧化都是在pH值中性条件下进行的，不要求散除CO2，实际上生物氧化速率几乎不受溶解氧过剩系数的影响。过剩系数a可取更低值，实际工程中取1.5足够。假设地下水中含铁浓度为15mg/L，含锰2mg/L，那么进行生物除铁、除锰的需氧量为：［O2］

3、=(1.5(0.143［Fe2+］+0.29［Mn2+］)=4.1mg/L我国地下水的铁、锰浓度大多数都在［Fe2+］=15mg/L，［Mn2+］=2mg/L之下。实际工程中各地除铁除锰水厂如果采用生物机制，那么所需溶解氧量是很有限的。2需氧量试验2.1材料和方法①试验滤料为培养成熟的锰砂，原水为含铁、锰的地下水，试验滤柱为有机玻璃柱，直径为100mm，滤层厚为1.2m，承托层厚为0.5m。采用莲蓬头喷淋曝气，曝气量可调；滤速为12.7m/h，用DO测定仪连续在线测定进出水的DO含量，同时取样分析进、出水的铁、

4、锰浓度。试验测定(或取样)时间间隔为1h。②试验滤料为运转一定时间但未成熟的锰砂，原水为含铁、锰的地下水，试验用生产滤池面积为2.4m×3.6m，滤层厚为1.2m。采用跌水曝气充氧，单宽流量为20m3/(m·h)。用DO测定仪测定进出水DO含量，同时取样分析进出水铁、锰浓度。2.2结果与分析①不同曝气强度下的单锰过滤改变原水的曝气强度，考察不同DO水平下成熟锰砂滤柱在深760mm处出水的DO变化和锰去除情况。原水中锰含量为3.832～3.938mg/L。试验结果见图1。由图1可以看出，原水DO含量从3.0m

5、g/L逐渐提高到6.0mg/L，原水经过760mm生物滤层后，DO消耗量变化不大，基本维持在0.5mg/L左右，锰去除率也比较稳定(63%～72%)。由此可见，水中DO含量在3.0～6.0mg/L范围内变化，对锰的生物去除并无明显的促进作用。②DO在适当范围内的单锰过滤根据上述试验结果，在一定范围内调整原水DO含量，测定成熟锰砂滤柱在深760mm和1200mm处锰的去除情况。原水锰含量为4.887mg/L，试验结果见图2。从图2可以看出，原水DO在3.1～4.5mg/L水平下，经过1.2m厚的生物滤层，锰的去

6、除率＞90%且出水稳定。这进一步说明了原水DO在适当范围内，是生物滤层除锰过程的非限定性因素。实际上用于生物滤层除锰的DO量是非常小的，但还要考虑到滤层中的除铁需氧量，不能使水中DO含量太低。③DO(4.5mg/L)对生物除铁除锰的影响图3表示的是在原水含铁量较高情况下，采用跌水曝气溶氧的生产滤池在培养成熟过程中DO消耗量变化的情况。原水含铁为7.45～10.16mg/L，含锰为1.19～1.38mg/L。图3生物滤层除铁除锰与DO变化原水DO在4.5mg/L的条件下，地下水总铁平均为8mg/L，锰平均为1

7、.4mg/L，实现了培养全过程的顺利进行。由图3可以看出，铁的去除在生物滤层成熟过程中比较稳定，因此对氧的需求变化不大。以出水锰稳定在0.05mg/L以下作为滤层成熟的标准，可以看出滤层成熟前后DO消耗量有所增加，这与锰去除率的提高是一致的。成熟后滤层DO消耗量维持在1.6～2.0mg/L之间，趋于稳定。与前面两个试验相比较，因为原水含铁量较高，滤层消耗DO量有所增加，但经简单的曝气，原水DO含量达4.5mg/L左右时，铁锰氧化细菌的实际需氧量还是过剩的。④分析与讨论生物滤柱的除铁除锰，运行的每一个因素都与其

8、存在的微生物相关。成熟的生物除铁除锰滤层实际是一个复杂的生态系统，铁锰氧化细菌的种类繁多，去除铁锰的机理也各不相同。但有一点是肯定的，即在满足滤层中微生物生理需要的前提下，较小的氧过剩系数即可达到生物滤层的稳定运行；而且有很大一部分铁锰氧化细菌属微好氧菌，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。在生物除铁除锰滤层中，铁锰的氧化都是在pH值中性条件