详解天然锰砂过滤器中接触氧化除锰和生物固锰除锰
作者来源:gysxlc 发布时间： 2018/5/30 9:34:15 标签：锰砂 天然锰砂 锰砂滤料 锰砂过滤器
导读：接触氧化除锰和生物固锰除锰是常用地下水除锰的两种方式,
详解天然锰砂过滤器中接触氧化除锰和生物固锰除锰
接触氧化除锰
接触氧化除锰工艺流程比较简单，原水经简单曝气之后进入除锰滤池，在天然锰砂过滤器表面的锰质活性滤膜的作用下，Mn2+被水中的溶解氧氧化为MnO2并吸附在滤料表面，渐渐形成锰质滤膜。这种自然形成的活性滤膜的成分主要为MnO2,它们具有接触催化作用.在pH值中性范围内，Mn2+就能被滤膜吸附，然后在活性滤膜的催化作用下迅速氧化水解，又生成新的MnO2，补充活性滤膜物质再继续参与反应。这种活性滤膜具有催化再生功能，氧化锰过程也是一个自催化反应，使滤膜得到更新，该过程也是自催化反应。根据“活性滤膜”自催化理论，通过实践开发了除锰的接触氧化法工艺，这不仅解决了自然氧化法流程复杂的问题，而且在pH>7.5的条件下实现了除锰，有效降低了除锰pH的下限要求，降低了除锰难度。同时，接触氧化法省去了反应、沉淀环节，大幅度降低了工程投资及运行费用，是水体除铁除锰技术的重大突破。
但在接触氧化法除锰方面则发现一些新问题。一方面，当水体中铁锰共存时，铁的快速氧化对锰的氧化有干扰，要同时去除铁锰，接触氧化法有时需要采用一级曝气、锰砂过滤除铁，二级曝气、高含量天然锰砂滤料过滤除锰的分级去除方法，工艺流程仍然比较复杂，运行费用还是有所偏高;另一方面，锰的氧化还原电位较高，在滤层中不能快速氧化为Mn02而附着于天然锰砂滤料上形成锰质活性滤膜，除锰能力形成周期较长，而且由于经常性反冲洗等外界因素的干扰，锰质活性滤膜有时根本不能形成，除锰效果呈现很不稳定的状态。
针对接触氧化法出现的除锰效果不稳定的状况，人们更多地采用了锰砂作为滤料.锰砂中含有较高Mn02成分，通常锰砂在使用初期对Mn2+有很强的吸附能力(是石英砂的500倍).因此在最初的运行周期内，滤池能有效地去除锰。滤池正常运行20-30d，如果操作运行恰当，在锰砂吸附饱和后，滤池的锰质活性滤膜也就可以成熟，使初期的物理吸附和后期的自催化氧化相衔接，达成稳定的除锰效果。
生物固锰除锰法
生物固锰除锰是国内外近年来提出的除锰理论，该观点认为除锰滤池中锰的去除主要是锰砂滤层中铁细菌生物作用的结果，而不是传统除锰理论所说的，锰是锰质活性滤膜的化学催化作用去除的。而且生物固锰除锰理论还认为，锰砂表层的锰质活性滤膜并不仅仅是由锰的化合物所组成，而是锰的化合物和铁细菌的共生体，且活性滤膜是在微生物的诱导作用下形成的，除锰滤池中微生物氧化原水中的锰获得能量，不断繁殖并附着在锰砂滤料表面，同时被氧化的MnO2也沉积在滤料表面，与微生物形成一层黑膜，就是接触氧化除锰工艺中的锰质活性滤膜。滤层成熟后，滤膜不断吸附水中的Mn2+，其中铁细菌利用水中的溶解氧将Mn2+氧化为Mn02·mH2O并沉积在滤膜表面，成为滤膜的一部分，使滤膜得到更新。
有研究者将成熟的锰砂灭菌以后发现滤层的除锰能力急剧下降，且锰砂表层的黑膜亦逐渐脱落，从而证实生物作用是锰去除的主要原因。而锰质活性滤膜则是微生物作用的结果，在灭菌以后，由于微生物死亡，滤膜不能及时更新，便逐渐老化脱落，最终丧失除锰能力。有研究者也认为除锰是生物作用的结果，除锰滤池的成熟是滤层中微生物群落繁殖代谢，达到平衡的过程.
生物固锰除锰的工艺流程与接触氧化除锰工艺相同，曝气后直接过滤，流程简单，构筑物少，停留时间短，影响生物除锰滤池的因素比较多，在培养初期，滤池反冲洗的强度不宜太大，一般以1O-14L/(s·㎡)为宜，生物除锰对pH值的要求较宽，6.0以上就能有良好的除锰效果。
目前，生物除铁除锰的实际效果己得到广泛的认可，但生物除铁除锰的机理还处于较初级的实验研究阶段，还有很多现象无法解释。同时又由于需要生物接种、驯化和培养，工程实践相对较少，并且仍然缺乏成熟的的经济滤速、极限滤速、过滤周期、最低溶解氧含量、经济曝气强度等生物法除铁除锰工艺参数。这些都需有待进一步的研究得以解决。
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