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自来水:地下水处理工艺

2009-02-10 17:33:39 来源: 浏览次数:0 网友评论 0

 地下水作为人类生存空间的重要组成部分,为人类提供了优质的淡水资源。但是,随着我国环境污染的日趋严重,人类活动导致地下水污染已从点状扩展到面状污染。除地下水自身受污染外,又成为土地污染的重要媒介。

我国地下水水质情况

    地下水作为人类生存空间的重要组成部分,为人类提供了优质的淡水资源。但是,随着我国环境污染的日趋严重,人类活动导致地下水污染已从点状扩展到面状污染。除地下水自身受污染外,又成为土地污染的重要媒介。
我国的淡水资源严重不足,人均占有量只及世界人均量的四分之一,目前,国内七大地表水系均遭到不同程度的污染,地下水污染也面临十分严峻的局面,这对我国本不充裕的水资源来说无疑更让人忧虑。随着人口密度加大和工农业生产的发展,水资源供需矛盾日益突出,地下水降落漏斗逐步扩大,地表水体的严重污染也使地下水逐步遭到污染,而浅层地下水的无法使用迫使许多地区大量开发深层地下水,又带来了地面沉降,海水入侵等缓变地质灾害。
地下水主要超标元素有矿化度、铁和锰、氟化物、总硬度、硫酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氯化物、PH值等。
东北地区主要城市地下水污染元素主要为总硬度、铁和锰、矿化度、硝酸盐、以及亚硝酸盐,其次为硫酸盐和氯化物。
华北地区主要城市和地区地下水污染元素主要为总硬度和矿化度,其次为硫酸盐、硝酸盐、氯化物和氟化物。
西北地区主要城市地下水污染超标组份主要有矿化度、总硬度、硝酸盐和硫酸盐,其次为氯化物、氟化物、亚硝酸盐和氨氮。
东南地区主要城市地下水污染超标组分主要有亚硝酸盐、氨氮、铁和锰,总硬度和硝酸盐。另外,部分城市地下水呈酸性,PH值超标严重。
中南地区主要城市和地区地下水污染超标组分主要有亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、铁和锰,其次为总硬度、氟化物和PH值。铁和锰主要为原生环境引起的污染,污染普遍。
西南地区主要城市和地区地下水污染元素主要有总硬度、矿化度、亚硝酸盐、氨氮、铁和锰,其次为氟化物、硫酸物、有机酚、耗氧量和PH值。污染元素主要呈点状分布,超标率低。
从污染程度上看,北方城市污染普遍较南方城市重,污染元素多且超标率高,特别是华北地区,污染最为突出。
 
针对于地下水常见的铁锰、悬浮物、色度、氟超标等问题的处理,简单较少如下。
一、地下水除铁锰
 
(一)、概述
国具有丰富的地下水资源,但是在不少地区的地下水中含有过量的铁锰等矿物质,不符合工农业生产和人民生活的要求。地下水中的铁质常以二价铁的形式存在。
 
在水中的溶解度较大,所以刚抽上来的含铁水仍然清澈透明,但一和空气接触,水中的二价铁便被空气中的氧气氧化,生成难溶于水的三价铁:
 
氧化生成的三价铁离子因在水中的溶解度极小、故以Fe(OH)3形式由水中沉淀析出。当水中含铁浓度大于0.3毫克/升时,水便变浑,超过1毫克/升时水具有铁腥味。特别是水中含有过量的铁质,在洗涤衣服时能生成铁锈色斑点,在光洁的卫生用具上,以至与水接触的墙壁和地板上,都能着上黄褐色斑,人长期吃喝含铁锰过高的水会影响人的饮食,引起消化系统疾病。在工业和采暖锅炉用的地下水中常含有过量铁质,由于铁锰的存在,能使软化用的离子交换树脂污染造成铁中毒;使交换剂交换容量减少,盐耗增大,软化效率降低。所以在以含铁锰地下水为水源的条件下,锅炉软化水,必须对原水进行除铁预处理,才是确保锅炉安全经济无垢运行和人民健康生活的措施之一。在蒸汽锅炉补水用海绵铁除氧器除氧时,水中尚有含铁量≤0.2-0.5mg/L,也需用压力除铁器除去水中铁质。此时可取消曝气塔等设备。
 
(二)、工作原理
1、工作原理
地下水除铁、除锰的基本原理是利用氧化剂将水中的低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和锰离子,再经吸附过滤器去除。TLCT除铁除锰器,采用的是曝气除铁除锰工艺。利用空压机或曝气塔进行充氧曝气,使水中的二价铁氧化成三价铁,再经压力滤罐内的滤料(石英砂、锰砂或陶粒)吸附过滤去除。一般曝气氧化法是不加催化剂的,故由Fe2+向F e3+的氧化速度比较缓慢,但当经曝气后的地下水经过滤层过滤时,水中二价铁被滤料吸附,逐渐生成具有催化作用的铁质或锰质活性“滤膜”(其中生长有含铁嘉氏铁杆菌,单细胞铁细菌,锈色披毛菌等铁(锰)细菌),在这种“滤膜”的催化作用下,铁和锰的氧化速度会大大加快,进而被滤料除去。
2、工艺流程
1)工艺设计
根据原始资料和用户要求,可分为以下几类工艺流程,供参考,具体处理工艺流程需经我公司工程技术人员确定。
a:  当原水中含铁浓度≥10mg/L时,宜采用单级氧化过滤除铁方式,可达到出水含铁量<0.03mg/L要求。
工艺流程为:
 
 
b:  当原水中含锰浓度≥1.5mg/L时,宜采用单级氧化过滤除锰方式,可达到出水含锰量<0.1mg/L要求。
工艺流程为:
 
 
 
c:  当原水中含铁浓度≥2mg/L时,含锰浓度≥1mg/L时,宜采用单级氧化过滤除铁除锰方式,可达到出水含铁量<0.3mg/L、含锰量<0.1mg/L要求。
 
d:  当原水中含铁浓度>2mg/L,含锰浓度>1mg/L,或者含铁浓度>10mg/L,或含锰浓度>1.5mg/L时,均需采用双级接触氧化过滤的方式,方可达到出水含铁量<0.3mg/L,含锰量<0.1mg/L要求。
工艺流程为:
 
 
2)工艺设计内容
a:  除铁、锰系统和流程选择;
b:  除铁、锰设备处理水量计算;
c:  各种除铁、锰设备数量,工艺参数的选择和处理设备尺寸的设计及计算;
d:  除铁、锰设备的平面布置和空间布置;
e:  除铁、锰设备的构件及连接管道等的设计和计算;
f:  工艺设计图。
 
 
二、地下水除氟
 
(一)、含氟水的危害
我国地下水含氟地区的分布范围很广,遍及27个省市和自治区,其中华北和西北地区较多。因长期饮用含氟量高的水可引起慢性中毒,特别是对牙齿和骨骼产生严重损害,轻者患氟斑牙,表现为牙釉质损坏,牙齿过早脱落等,重者则骨关节疼痛,甚至骨骼变形,出现弯腰驼背等,完全丧失了劳动能力,所以高氟水的危害是严重的。我国饮用水标准中规定氟的含量不得超过1mg/L。
 
(二)、工作原理
本系列设备采用活性氧化铝或活化沸石吸附过滤法进行设计。活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂,有较大的表面积。但由于活性氧化铝是两性物质,等电点约在9.5,当水的PH值小于9.5时可吸附阴离子,大于9.5时或去除阳离子,因此,在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂,对氟有较大的选择性。在实际中采用加酸液调节进水PH值。除氟时的反应为:
 
 
氟离子被吸附在滤料表面,生成难溶氟化物,运行一段时间后,活性氧化铝失去除氟能力,用0.75%的NaOH溶液再生,反应为:
 
 
再生后,又可正常运行。
 
(三)、除氟设备工艺流程
1、  除氟过程
  
2、  再生过程
 
 
(四)、工艺设计
1、  滤料选择:
选用活性氧化铝的粒径为0.5~2mm,不均心系数K80≤2。
2、  运行方式的选择
除氟设备的运行方式有串联和并联两种。其中,串联方式运行可将滤料的吸附容量得以最大限度的利用,处理效果好,但管路复杂,阀门多,并联运行其管路简单,阀门较少,操作简便,处理水量大,但滤料总吸附容量不如串联经济。
3、  参数选择:
进水浊度要求小于5度
设计滤速7~10m/h
接触时间不少于10min
设计吸附容量3~4g  F-/KgAl2O3
再生液为0.75%NaOH溶液
再生流速3~5m3/h
再生时间不少于1h
4、  罐体材料:
采用玻璃钢或低碳钢罐体。
5、  控制加药方式:可为半自动式或全自动监测控制方式。
 
(六)其它工艺
 针对地下水除氟,可以采用反渗透(RO)进行处理。详见纯净水处理。

 

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