二氧化氯用于水处理除锰离子过程中的几个影响因素

锰是人体主要的生理元素,也是地下水中常见的金属元素。当水中锰质量浓度超过0.05mg/L时,锰沉淀物使水变红色或棕黑色,使家庭用具、陶瓷卫全器具和衣物着色;当饮用水中锰含量高于0.3 mg/L时,能使水产生异味而使人感觉不快 ;此外锰也为干管中微生物生长提供养料,导致铁锰细菌滋生。

除锰的方法有很多种,主要有自然氧化法、接触氧化法、生物法和强氧化剂氧化法 。自然氧化法和接触氧化法都必须经过充分的曝气并且都要经过以锰砂为滤料的滤池这就无疑地增加了处理的成本。生物法虽然被专家们一致认为是除锰工艺的发展趋势,可其目前还处在试验室研究阶段,工程上还没有得到广泛的应用且目前尚未构建起完善的工程设计理论及参数确定方法。而氧化剂法由于有简单有效、易于管理等优点目前已在欧美国家得到广泛的应用。二氧化氯由于其强烈的氧化性,已广泛应用于饮用水的预氧化和消毒过程,目前除锰多采用氧化剂预氧化与混凝工艺。以下对影响这一工艺的因素做简要介绍:

1.预氧化时间

有学者认为,二氧化氯与锰离子的反应非常迅速,但有学者通过试验确定结果并非如此,未加入硫代硫酸钠与加入硫代硫酸钠来终止二氧化氯反应的锰离子出水值有很大的差别。这说明当未加入硫代硫酸钠时,二氧化氯在混凝阶段还会继续与锰离子反应。因此增加预氧化时间重新进行试验,最终发现当预氧化时间到40 min后再增加预氧化时间对锰离子的去除效果不会再有明显的提高。

注:试验原水锰离子质量浓度为5 mg/L,试验温度为15 ,二氧化氯和高锰酸钾的投量分别为10mg/L7 mg/L,经过不同预氧化时间后进入混凝阶段,进入混凝阶段后混凝剂PAM的投加量为2 mg/L,静沉15min后取上清液测定锰离子的浓度。试验中原水中锰离子含量随着反应时间的增加而减少,当二氧化氯的反应时间为40min时,锰的浓度分别降至0.47 mg/L。此后,增加反应时间原水中锰离子的浓度不会太大的变化。由此可以说明二氧化氯最佳预氧化时间为40 min

2. 二氧化氯投加量

试验中原水锰离子浓度为5 mg/L,试验温度为15,改变氧化剂的投加量经40 min预氧化后进人混凝阶段,混凝剂PAM的投加量为2 mg/L。静沉15min后取上清液测定锰离子的浓度。随着二氧化氯投量的增加,锰的去除率越高。当二氧化氯的投加量达到10mg/L时,原水中锰的含量降低至0.47 mg/L左右。此后,继续增加二氧化氯的投量是原水中锰离子的浓度不会降低。由此可根据试验确定随着二氧化氯投量的增加,锰的去除率越高,但达到某一值后,锰的去除率不会增加。

3.混凝剂投加量对锰离子去除的影响

原水锰离子质量浓度为5 mg/L,试验温度为15 ,二氧化氯的投量分别为10 mg/L,经过预氧化阶段后(二氧化氯的预氧化时间40 min高锰酸钾的预氧化时间为30 min)进入混凝阶段,改变混凝剂的投加量,静沉15 min后取上清液测定锰离子的浓度。结果随着混凝剂投加量的增加,原水中锰的去除率随之增加。当混凝剂的投加量增加至2 mg/L时,原水中锰离子的浓度降至为046 mg/L,此后继续增加混凝剂的投加量,水中的锰离子的不会再继续降低。由此说明混凝剂也存在最佳投量问题。

4. 原水中不同锰离子浓度对锰的去除效果的影响

改变初始锰离子的浓度,试验温度为15 ,二氧化氯的投量分别为10 mg/L,经过预氧化阶段后,进入混凝阶段。随着水中锰离子浓度增加,二氧化氯对水中锰离子的去除率也随之增加,出水的锰离子浓度总是保持在0.47 mg/L左右;由此可知,当锰离子浓度较低的时候,二氧化氯对锰离子的去除无作用。

5. pH值对锰离子去除的影响

原水中锰离子浓度为5 mg/L,试验温度为l5 ,二氧化氯的投量分别为10 mg/L,改变原水的pH值,经过预氧化阶段后进入混凝阶段,静沉后取上清液测定锰离子的浓度。结果在pH46时,锰离子的去除率随着pH的增加而增加,在pH值为4的时候,用二氧化氯处理原水的出水的锰离子浓度与原水的锰离子的浓度相差无几,产生这种现象的原因是生成的二氧化锰易溶于酸性溶液,导致出水中锰离子的升高;在碱性条件下,用二氧化氯处理原水的出水的锰离子的浓度在pH=8时就已经接近于0。产生这种现象的原因是在碱性条件下,锰离子很容易氧化成氢氧化锰或碱式氧化锰胶体,投加混凝剂后很容易沉降。

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