我国地下水除铁锰技术发展简史

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1、我国地下水除铁锰技术发展简史我国具有丰富的地下水资源，许多城镇和工矿企业都以地下水作为水源。但是，据不完全统计有十八个省、市的地下水中含有过量的铁和锰，不符合工业生产和人民生活的需求。因此，地下水除铁除锰在给水处理技术中占据着重要的位置。数十年来，我国科技工作者对地下水除铁除锰进行卓有成效的研究，使得地下水除铁除锰技术得到解决，为给水处理事业做出了贡献。    一、地下水除铁技术发展过程    我国最早的地下水除铁系统始建于1936年，是日本人在黑龙江省的佳木斯市和齐齐哈尔市两地自来水厂几乎同时建造

2、的，处理规模均为2000m3/d，其处理流程也基本相同。含铁地下水抽取后，由空压机加气，经气水混合器混合后进入压力式滤池。压力式滤池的上层设厚800～1000mm的焦碳层，下层为600mm厚的石英砂层（佳木斯采用KmnO4处理处理过的石英砂）。使用的压力滤池构造较为复杂，而且佳木斯自来水厂的除铁滤池运行一段时间后尚需用KmnO4再生。    　50年代初期，我国采用的地下水除铁技术是从苏联及东欧引进的。当时采用的都是自然氧化除铁工艺，这种工艺的实质是根据地表水去除悬浮物的处理原理，首先将水中亚铁离子

3、氧化，使之成为高铁絮状物，然后进行机械分离，其工艺流程一般由曝气、氧化反应沉淀和过滤三部分组成。曝气是使含铁地下水与空气充分接触，让空气中的氧溶入水中，同时大量散除地下水中的CO2以提高水的PH，加快亚铁离子的氧化速度。氧化反应沉淀是让水在反应沉淀池内停留相当长的时间，使水中的亚铁离子被溶解氧全部氧化的三价铁，并絮凝生成沉淀物。由于地下水中的亚铁离子的氧化反应一般比较缓慢，所以要求水在池中的停留时间较长，从而需要比较庞大的反应沉淀池容积。反应沉淀后，水中还残留着许多铁质悬浮物，需经石英砂滤池过滤。这

4、种由曝气、反应沉淀、石英砂过滤三级处理构筑物组成的自然氧化法除铁工艺，其系统复杂，设备庞大，由于三价铁絮状物极易破碎，穿透滤层，所以这种工艺十分难以控制，出水经常不合格。1953年建设的规模为10000m3/d的佳木斯东水源工程采用这种工艺。曝气装置为三层矿渣接触曝气塔，每层矿渣厚为300mm，淋水密度为5m/h.m2，曝气塔总高度3m，曝气塔下层为反应沉淀池反应时间为15min，沉淀120min，滤池滤速为6m/h。1954年从苏联引进的佳木斯造纸厂地下水水厂（规模为20000m3/d），1955

5、年建设的广东湛江地下水水厂（规模为10000m3/d）甚至1964年投产的从波兰配套引进的黑龙江省铁力木材馏厂的水厂（规模为1000m3/d）都采用了上述工艺。只是黑龙江省铁力木材干馏厂水厂由于规模小，采用的是压力滤池。    1959年～1960年以李圭白为首的哈尔滨建筑工程学院部分师生（虞维元和给水55级，56级学生）在齐齐哈尔铁路局给水段开展了天然锰砂除铁的实验研究工作，试验成功了天然锰砂接触氧化除铁工艺。当时，主要对过滤除铁的各种参数的优化，曝气装置的曝气溶氧的效率的测定，锰矿成份的分析及滤

6、料的优选等基础工作。后来随着实践的认识逐渐的形成天然锰砂除铁的理论：在地下水除铁过程中，天然锰砂滤料对亚铁离子具有强烈的催化作用，它能大大加快亚铁离子的氧化反应速度。将曝气后的含铁地下水经天然锰砂滤池过滤，水中的亚铁离子的氧化反应能迅速地在滤层中完成，并同时将铁质截留在滤层中得以除铁。所以，天然锰砂接触氧化除铁不要求亚铁离子在过滤前进行氧化反应沉淀，这就使处理系统大为简化。由于天然锰砂能在水的PH不低于6.0的条件下顺利的除铁。因而，对我国大多数地下水而言，曝气的目的，只是向水中溶氧，而不需散除CO

7、以提高PH值。这样，曝气装置也可大大简化。曝气后的含铁地下水，经天然锰砂滤池过滤除铁，从而完成除铁过程。    在天然锰砂接触氧化除铁系统中，水的总停留时间缩短为5～30min，大大地降低了除铁设备的投资。根据哈尔滨建工学院提出的原理和方法，1960年在解放军5704工厂采用天然锰砂压力式过滤除铁，将原水含铁浓度由9～11mg/L降0.1～0.3mg/L。这是我国第一套按接触氧化法除铁原理设计投产的压力式除铁系统。    1960年以这种工艺设计了齐齐哈尔市自来水公司规模为30000m3/d重力式地

8、下水除铁水厂（1966年投产12000m3/d），这套工艺为在重力式普通快滤池上设淋水装置，淋水曝气后的水直接进入滤池除铁。    1964年佳木斯东水源（10000m3/d）将石英砂滤料改为天然锰砂滤料，成为我国第一套正式进行的重力式天然锰砂除铁系统。    大庆油田设计研究院工程师郭维章等按照上述原理于1963年7月也开展了天然锰砂除铁和石英砂除铁的现场试验，并根据实验结果进行了水厂设计。1964年7月大庆油田投产的规模为60000m3/d压力式天然锰砂除铁系统，