《地下水处理工艺》PPT课件
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地下水中铁的含量一般为5～10mg/L，主要是Fe2+， 有的地区还有Fe3+。Fe2+以FeOH+、Fe(OH)3-、 Fe(HCO3)2或无机、有机络合的形式存在，Fe3+则只 以无机、有机络合的形式存在。含锰量一般为0.5～ 2.0mg/L，一般以Mn2+的形式存在。
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一、地下水除铁方法
地下水除铁就是基于上述原理，常用的氧化剂有 空气中的氧和化学药剂(如CI2、KMnO4等)，因此， 除铁方法可分为空气氧化法和药剂氧化法两大类， 空气氧化法又可分为自然氧化法和接触氧化法两 种。由于接触氧化法最为经济，流程简单，应用 广泛，下面进行着重介绍。
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4
各种除铁方法的特点
除铁方法
工艺流程
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11
曝气塔曝气如图所示:在塔 中填以多层板条或1～3层 厚度为0.3～0.4m的焦炭或 矿渣填料层，含铁锰的水 从塔顶的穿孔管喷淋而下， 在以水滴或水膜的形式通 过填料层时溶入氧，其特 点是空气与水接触时间长， 充氧效果好，但当水中有 悬浮物质或含铁锰量很高 时，易使填料堵塞。
曝气塔曝气装置
和大量的细菌，它们优先吸附二价铁锰离子，然后再进行催化氧
化。
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三、接触氧化法除铁、除锰工艺
接触氧化法除铁、除锰包括曝气和过滤两个单元。
1、曝气
曝气的目的就是向水中溶入氧，以满足氧化二价铁的需要， 有时也有去除水中二氧化碳以提高pH值的作用。 除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mg／L 的二价铁，需氧0.14mg／L，考虑到水中其他杂质耗氧及氧 在水中扩散的因素，实际所需氧量按理论需氧量的3～5倍计 算。除锰所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mg／ L的二价锰，需氧0.29mg／L，实际所需氧量须比理论值高。
同充氧含铁水过滤一样，在过滤过程中，滤料表面逐渐生 成活性膜，在活性膜的催化作用下发生氧化反应：
2 M n 2 O 2 2 H 2 O 2 M n O 2 4 H
水中溶解氧在滤料表面将二价锰氧化成四价锰，并附着在滤
料表面上，也会使水中的pH值下降。
对成熟的滤料进行研究发现，在滤料表面有高价铁锰化合物
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莲蓬头曝气装置
莲蓬头曝气有莲蓬头和 穿孔管两种装置，图为 莲蓬头曝气装置，莲蓬 头安装在滤池水面以上 1.5～2.5m处，每1.0～ 1.5 m2滤池面积安装一 个莲蓬头，莲蓬头上的 孔口直径为4～8mm， 孔口向下和中垂线夹角 不大于，孔眼流速2～ 3m/s。其优点是曝气效 果好、运行可靠、构造 简单、管理方便，缺点 是莲蓬头因堵塞需更换。
地下水处理工艺
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1
地下水处理工艺
地下水除铁方法 地下水除锰方法 接触氧化法除铁、除锰工艺 地下水除氟 地下水的消毒
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2
地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源， 具有很多优点，因此优先考虑。我国很多地区地下 水中铁、锰含量超标，如果水中铁、锰含量高时， 除影响生活用水对色、味、嗅等感官指标的要求， 在用具、洗涤物上产生斑渍外，还会影响造纸、纺 织、印染、化工、皮革的工业用水。因此，当以含 铁、锰的地下水作为水源时，必须进行除铁除锰处 理。
Fe2+在水中是极不稳定的，如果Fe2+以FeOH+、 Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2的形式存在，向水中加入氧 化剂后，Fe2+能迅速地被氧化成Fe3+，Fe3+在水中 的溶解度很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体 Fe(OH)3状态，很容易地从水中分离出去。当Fe2+ 以无机、有机络合的形式存在时，氧化速度将大 大降低。
色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作用的活性滤膜，出水含铁量也
逐渐降低，一段时间后达到最低。从过滤开始到出水达到处理要
求这段时间，称为滤料的成熟期。
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6
二、地下水除锰方法
锰常与铁共存于地下水中，其化学性质与铁也相近，但在 pH值中性范围内，几乎不能为溶解氧所氧化，必须在催化剂 的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水 除锰要比除铁困难。
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曝气装置有多种形式，常用的有跌水曝气、射流曝气、莲蓬头曝 气、曝气塔曝气等。
一般采用1~3级跌水， 每次跌水高度为0.5～ 1.0m，堰口流量为 20～50m3/(h·m2)。其 特点是曝气效果好、 运行可靠、构造简单， 适用于对曝气要求不 高的重力式滤池。
跌水曝气装置
1-溢流堰；2-下落水舌；3-受水池水面；
通过上述分析，二价铁的氧化需要一定的时间才能完成，但如果
有催化剂存在时，可大大缩短氧化时间。接触氧化法就是含铁地
下水经曝气后，立即进入滤池，在滤料表面活性滤膜的催化作用
下，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。关于活性滤
膜，人们做了大量的研究，经过曝气的含铁水流经新滤料时，初
期出水含铁量较高，随着过滤的进行，在滤料表面逐渐生成深褐
Байду номын сангаас
4-气泡； 5-原水管
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射流曝气，利用水射器的 抽吸作用吸入空气，其优 点是曝气效果好、运行可 靠、构造简单、管理方便， 缺点是不能去除水中二氧 化碳以提高pH值、水射器 工作效率低。非常适合小 型压力式装置。水射器的 构造应根据供气量、工作 水压力、出口压力等设计。
射流曝气装置 1-深井泵；2-水射器；3-除铁滤池
1-焦炭层30～40mm；2-浮球阀
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除铁除锰双层滤池
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特点
适用条件
原水→曝气→反应→
自然氧化法
过滤 原水→曝气→反应→
沉淀→过滤
除铁效果好，构筑物 体积大，投资和运行 费用高，应用较少
含铁量较高时；含有 其他悬浮杂质需混凝 处理时
接触氧化法 原水→曝气→过滤
流程简单，处理费用 低，可进行压力过滤，原水含铁量不高时 应用较多
原水→加药混合→反
药剂氧化法
应→过滤 原水→加药混合→反
应→沉淀→过滤
除铁效果好，运行费 用高，应用较少
原水中铁以络合形式 存在，用空气中的氧 难于氧化时
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5
地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：
4 F e 2 O 2 1 0 H 2 O 4 F e ( O H ) 3 8 H
实践证明，提高pH值可使氧化速率提高，如果pH值降 低，氧化速度则明显变慢。
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一、地下水除铁方法
地下水除铁就是基于上述原理，常用的氧化剂有 空气中的氧和化学药剂(如CI2、KMnO4等)，因此， 除铁方法可分为空气氧化法和药剂氧化法两大类， 空气氧化法又可分为自然氧化法和接触氧化法两 种。由于接触氧化法最为经济，流程简单，应用 广泛，下面进行着重介绍。
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各种除铁方法的特点
除铁方法
工艺流程
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11
曝气塔曝气如图所示:在塔 中填以多层板条或1～3层 厚度为0.3～0.4m的焦炭或 矿渣填料层，含铁锰的水 从塔顶的穿孔管喷淋而下， 在以水滴或水膜的形式通 过填料层时溶入氧，其特 点是空气与水接触时间长， 充氧效果好，但当水中有 悬浮物质或含铁锰量很高 时，易使填料堵塞。
曝气塔曝气装置
和大量的细菌，它们优先吸附二价铁锰离子，然后再进行催化氧
化。
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三、接触氧化法除铁、除锰工艺
接触氧化法除铁、除锰包括曝气和过滤两个单元。
1、曝气
曝气的目的就是向水中溶入氧，以满足氧化二价铁的需要， 有时也有去除水中二氧化碳以提高pH值的作用。 除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mg／L 的二价铁，需氧0.14mg／L，考虑到水中其他杂质耗氧及氧 在水中扩散的因素，实际所需氧量按理论需氧量的3～5倍计 算。除锰所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mg／ L的二价锰，需氧0.29mg／L，实际所需氧量须比理论值高。
同充氧含铁水过滤一样，在过滤过程中，滤料表面逐渐生 成活性膜，在活性膜的催化作用下发生氧化反应：
2 M n 2 O 2 2 H 2 O 2 M n O 2 4 H
水中溶解氧在滤料表面将二价锰氧化成四价锰，并附着在滤
料表面上，也会使水中的pH值下降。
对成熟的滤料进行研究发现，在滤料表面有高价铁锰化合物
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10
莲蓬头曝气装置
莲蓬头曝气有莲蓬头和 穿孔管两种装置，图为 莲蓬头曝气装置，莲蓬 头安装在滤池水面以上 1.5～2.5m处，每1.0～ 1.5 m2滤池面积安装一 个莲蓬头，莲蓬头上的 孔口直径为4～8mm， 孔口向下和中垂线夹角 不大于，孔眼流速2～ 3m/s。其优点是曝气效 果好、运行可靠、构造 简单、管理方便，缺点 是莲蓬头因堵塞需更换。
地下水处理工艺
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1
地下水处理工艺
地下水除铁方法 地下水除锰方法 接触氧化法除铁、除锰工艺 地下水除氟 地下水的消毒
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2
地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源， 具有很多优点，因此优先考虑。我国很多地区地下 水中铁、锰含量超标，如果水中铁、锰含量高时， 除影响生活用水对色、味、嗅等感官指标的要求， 在用具、洗涤物上产生斑渍外，还会影响造纸、纺 织、印染、化工、皮革的工业用水。因此，当以含 铁、锰的地下水作为水源时，必须进行除铁除锰处 理。
Fe2+在水中是极不稳定的，如果Fe2+以FeOH+、 Fe(OH)3-、Fe(HCO3)2的形式存在，向水中加入氧 化剂后，Fe2+能迅速地被氧化成Fe3+，Fe3+在水中 的溶解度很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体 Fe(OH)3状态，很容易地从水中分离出去。当Fe2+ 以无机、有机络合的形式存在时，氧化速度将大 大降低。
色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作用的活性滤膜，出水含铁量也
逐渐降低，一段时间后达到最低。从过滤开始到出水达到处理要
求这段时间，称为滤料的成熟期。
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6
二、地下水除锰方法
锰常与铁共存于地下水中，其化学性质与铁也相近，但在 pH值中性范围内，几乎不能为溶解氧所氧化，必须在催化剂 的作用下才能被氧化，不能依靠自然氧化法去除，因此地下水 除锰要比除铁困难。
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曝气装置有多种形式，常用的有跌水曝气、射流曝气、莲蓬头曝 气、曝气塔曝气等。
一般采用1~3级跌水， 每次跌水高度为0.5～ 1.0m，堰口流量为 20～50m3/(h·m2)。其 特点是曝气效果好、 运行可靠、构造简单， 适用于对曝气要求不 高的重力式滤池。
跌水曝气装置
1-溢流堰；2-下落水舌；3-受水池水面；
通过上述分析，二价铁的氧化需要一定的时间才能完成，但如果
有催化剂存在时，可大大缩短氧化时间。接触氧化法就是含铁地
下水经曝气后，立即进入滤池，在滤料表面活性滤膜的催化作用
下，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。关于活性滤
膜，人们做了大量的研究，经过曝气的含铁水流经新滤料时，初
期出水含铁量较高，随着过滤的进行，在滤料表面逐渐生成深褐
Байду номын сангаас
4-气泡； 5-原水管
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9
射流曝气，利用水射器的 抽吸作用吸入空气，其优 点是曝气效果好、运行可 靠、构造简单、管理方便， 缺点是不能去除水中二氧 化碳以提高pH值、水射器 工作效率低。非常适合小 型压力式装置。水射器的 构造应根据供气量、工作 水压力、出口压力等设计。
射流曝气装置 1-深井泵；2-水射器；3-除铁滤池
1-焦炭层30～40mm；2-浮球阀
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12
除铁除锰双层滤池
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特点
适用条件
原水→曝气→反应→
自然氧化法
过滤 原水→曝气→反应→
沉淀→过滤
除铁效果好，构筑物 体积大，投资和运行 费用高，应用较少
含铁量较高时；含有 其他悬浮杂质需混凝 处理时
接触氧化法 原水→曝气→过滤
流程简单，处理费用 低，可进行压力过滤，原水含铁量不高时 应用较多
原水→加药混合→反
药剂氧化法
应→过滤 原水→加药混合→反
应→沉淀→过滤
除铁效果好，运行费 用高，应用较少
原水中铁以络合形式 存在，用空气中的氧 难于氧化时
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5
地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：
4 F e 2 O 2 1 0 H 2 O 4 F e ( O H ) 3 8 H
实践证明，提高pH值可使氧化速率提高，如果pH值降 低，氧化速度则明显变慢。