地下水处理工艺PPT讲稿.ppt

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1、地下水处理工艺第1页，共24页，编辑于2022年，星期六地下水处理工艺地下水处理工艺 地下水除铁方法地下水除铁方法地下水除锰方法地下水除锰方法接触氧化法除铁、除锰工艺接触氧化法除铁、除锰工艺地下水除氟地下水除氟地下水的消毒地下水的消毒第2页，共24页，编辑于2022年，星期六地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源，具有很多地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源，具有很多地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源，具有很多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、锰含量超优点，因此优先考虑。我国很多地区地下水中铁、锰含量超优点，因此优

2、先考虑。我国很多地区地下水中铁、锰含量超优点，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、标，如果水中铁、锰含量高时，除影响生活用水对色、味、标，如果水中铁、锰含量高时，除影响生活用水对色、味、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，还会嗅等感官指标的要求，在用具、洗涤物上产生斑渍外，还会嗅等感官指标的要求，在用具、洗涤物上产生斑渍外，还会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，当影响造纸、纺织、印染、化工、皮革的工业用

3、水。因此，当影响造纸、纺织、印染、化工、皮革的工业用水。因此，当影响造纸、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。以含铁、锰的地下水作为水源时，必须进行除铁除锰处理。以含铁、锰的地下水作为水源时，必须进行除铁除锰处理。以含铁、锰的地下水作为水源时，必须进行除铁除锰处理。地下水中铁的含量一般为地下水中铁的含量一般为地下水中铁的含量一般为地下水中铁的含量一般为5 510mg/L10mg/L，主要是主要是主要是主要是FeFe2+2+，有的地，有的地，有的地，有的地区还有区还有区还有区还有Fe3+3+。FeFe2+2+以以FeOH+、Fe(OH)F

4、e(OH)3 3-、Fe(HCOFe(HCO3 3)2 2或无机、或无机、或无机、或无机、有机络合的形式存在，有机络合的形式存在，有机络合的形式存在，有机络合的形式存在，FeFe3+3+则只以无机、有机络合的形则只以无机、有机络合的形式存在。式存在。含锰量一般为含锰量一般为含锰量一般为含锰量一般为0.50.52.0mg/L2.0mg/L，一般以，一般以MnMn2+2+的形的形的形的形式存在。式存在。式存在。式存在。第3页，共24页，编辑于2022年，星期六一、地下水除铁方法一、地下水除铁方法FeFe2+在水中是极不稳定的，如果在水中是极不稳定的，如果在水中是极不稳定的，如果在水中是极不稳定的，

5、如果FeFe2+2+以以以以FeOHFeOH+、Fe(OH)Fe(OH)3 3-、Fe(HCOFe(HCO3 3)2 2的形式存在，向水中加入氧化的形式存在，向水中加入氧化剂后，剂后，FeFe2+2+能迅速地被氧化成能迅速地被氧化成能迅速地被氧化成能迅速地被氧化成FeFe3+3+，FeFe3+3+在水中的溶解度在水中的溶解度在水中的溶解度在水中的溶解度很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体很低，很快由离子状态转化为絮凝胶体Fe(OH)Fe(OH)3 3状态，状态，状态，状态，很很很很容易地从水中分离出去。当容易地从水中分离出去。当

6、容易地从水中分离出去。当容易地从水中分离出去。当FeFe2+以无机、有机络合的形式以无机、有机络合的形式以无机、有机络合的形式以无机、有机络合的形式存在时，氧化速度将大大降低。存在时，氧化速度将大大降低。存在时，氧化速度将大大降低。存在时，氧化速度将大大降低。地下水除铁就是基于上述原理，常用的氧化剂有空气中地下水除铁就是基于上述原理，常用的氧化剂有空气中地下水除铁就是基于上述原理，常用的氧化剂有空气中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的氧和化学药剂的氧和化学药剂的氧和化学药剂(如如如如CI2 2、KMnOKMnO4 4等等等等)，因此，除铁方法，因此，除铁方法，因此

7、，除铁方法，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空气氧化法和药剂氧化法两大类，空气氧化法又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。由于可分为自然氧化法和接触氧化法两种。由于可分为自然氧化法和接触氧化法两种。由于可分为自然氧化法和接触氧化法两种。由于接触氧化接触氧化法最为经济，流程简单，应用广泛，法最为经济，流程简单，应用广泛，下面进行着重下面进行着重下面进行着重下面进行着重介绍。介绍。介绍。介绍。第4页，共24页，编辑于2022年，星期六各种除铁方法的特点各种除铁方法的特点

8、 除除铁铁方法方法工工艺艺流程流程特特 点点适用条件适用条件自然氧化法自然氧化法原水原水曝气曝气反反应应过滤过滤原水原水曝气曝气反反应应沉淀沉淀过滤过滤除除铁铁效果好，构筑物效果好，构筑物体体积积大，投大，投资资和运行和运行费费用高，用高，应应用用较较少少含含铁铁量量较较高高时时；含有；含有其他其他悬悬浮浮杂质杂质需混凝需混凝处处理理时时接触氧化法接触氧化法 原水原水曝气曝气过滤过滤流程流程简单简单，处处理理费费用用低，可低，可进进行行压压力力过滤过滤，应应用用较较多多原水含原水含铁铁量不高量不高时时 药剂药剂氧化法氧化法原水原水加加药药混合混合反反应应过滤过滤原水原水加加药药混合混合反反应应

9、沉淀沉淀过滤过滤除除铁铁效果好，运行效果好，运行费费用高，用高，应应用用较较少少原水中原水中铁铁以以络络合形式合形式存在，用空气中的氧存在，用空气中的氧难难于氧化于氧化时时第5页，共24页，编辑于2022年，星期六地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：实践证明，提高实践证明，提高pH值可使氧化速率提高，如果值可使氧化速率提高，如果pH值降低，值降低，氧化速度则明显变慢。氧化速度则明显变慢。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

10、间。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。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色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作用的活性滤膜，滤料表面逐渐生成深褐色的氢氧化铁覆盖膜即具有催化作

11、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。理要求这段时间，称为滤料的成熟期。第6页，共24页，编辑于2022年，星期六二、地下水除锰方法二、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。化，不能依靠自然氧

12、化法去除，因此地下水除锰要比除铁困难。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，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：在活性膜的催化作用下发生氧化反应：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，也会使水中的上，也会使水中的pH值下降。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和大量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。的细菌，它们优先吸附二价铁锰离子，然

13、后再进行催化氧化。第7页，共24页，编辑于2022年，星期六三、接触氧化法除铁、除锰工艺三、接触氧化法除铁、除锰工艺接触氧化法除铁、除锰包括接触氧化法除铁、除锰包括曝气曝气和和过滤过滤两个单元。两个单元。1、曝气、曝气u曝气的目的曝气的目的就是向水中溶入氧，以满足氧化二价铁的需要，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有时也有去除水中二氧化碳以提高pH值的作用。值的作用。u除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化除铁所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化1mgL的二价铁，的二价铁，需氧需氧0.14mgL，考虑到水中其他杂质耗氧及氧在水中扩散的因素，考虑到水中

14、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实际所需氧量按理论需氧量的35倍计算。倍计算。除锰所需理论氧量可根除锰所需理论氧量可根据方程式计算出，每氧化据方程式计算出，每氧化1mgL的二价锰，需氧的二价锰，需氧0.29mgL，实际实际所需氧量须比理论值高。所需氧量须比理论值高。第8页，共24页，编辑于2022年，星期六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。曝气等。跌水曝气装置跌水曝气装置1-溢流堰；溢流堰；2-下落水舌；下落水舌；3-受水池水面；受水池水面；4-气泡；气泡；5-

15、原水管原水管一般采用一般采用13级跌水，级跌水，每次跌水高度为每次跌水高度为0.51.0m，堰口流量为，堰口流量为2050m3/(hm2)。其特点是。其特点是曝气效果好、运行可曝气效果好、运行可靠、构造简单，适用靠、构造简单，适用于对曝气要求不高的于对曝气要求不高的重力式滤池。重力式滤池。第9页，共24页，编辑于2022年，星期六射流曝气，利用水射器的抽射流曝气，利用水射器的抽吸作用吸入空气，其优点是吸作用吸入空气，其优点是曝气效果好、运行可靠、构曝气效果好、运行可靠、构造简单、管理方便，缺点是造简单、管理方便，缺点是不能去除水中二氧化碳以提不能去除水中二氧化碳以提高高pH值、水射器工作效率低

16、。值、水射器工作效率低。非常适合小型压力式装置。非常适合小型压力式装置。水射器的构造应根据供气量、水射器的构造应根据供气量、工作水压力、出口压力等设工作水压力、出口压力等设计。计。射流曝气装置射流曝气装置 1-深井泵；深井泵；2-水射器；水射器；3-除铁滤池除铁滤池第10页，共24页，编辑于2022年，星期六莲蓬头曝气有莲蓬头和穿孔莲蓬头曝气有莲蓬头和穿孔管两种装置，图为莲蓬头曝管两种装置，图为莲蓬头曝气装置，莲蓬头安装在滤池气装置，莲蓬头安装在滤池水面以上水面以上1.52.5m处，每处，每1.01.5 m2滤池面积安装滤池面积安装一个莲蓬头，莲蓬头上一个莲蓬头，莲蓬头上的孔口直径为的孔口直径

17、为48mm，孔口向下和中垂线夹角孔口向下和中垂线夹角不大于，孔眼流速不大于，孔眼流速23m/s。其优点是曝气效果。其优点是曝气效果好、运行可靠、构造简单、好、运行可靠、构造简单、管理方便，缺点是莲蓬头管理方便，缺点是莲蓬头因堵塞需更换。因堵塞需更换。莲蓬头曝气装置莲蓬头曝气装置第11页，共24页，编辑于2022年，星期六曝气塔曝气如图所示曝气塔曝气如图所示:在塔中在塔中填以多层板条或填以多层板条或13层厚度层厚度为为0.30.4m的焦炭或矿渣填的焦炭或矿渣填料层，含铁锰的水从塔顶的料层，含铁锰的水从塔顶的穿孔管喷淋而下，在以水滴穿孔管喷淋而下，在以水滴或水膜的形式通过填料层时或水膜的形式通过填

18、料层时溶入氧，其特点是空气与水溶入氧，其特点是空气与水接触时间长，充氧效果好，接触时间长，充氧效果好，但当水中有悬浮物质或含铁但当水中有悬浮物质或含铁锰量很高时，易使填料堵塞。锰量很高时，易使填料堵塞。曝气塔曝气装置曝气塔曝气装置1-焦炭层焦炭层3040mm；2-浮球阀浮球阀第12页，共24页，编辑于2022年，星期六如果铁锰含量很如果铁锰含量很高，一级过滤不高，一级过滤不能获得合格水时，能获得合格水时，可采用设置两个可采用设置两个滤池进行过滤即滤池进行过滤即两级过滤，前一两级过滤，前一个滤池除铁，后个滤池除铁，后一个滤池除锰；一个滤池除锰；或采用双层滤料或采用双层滤料过滤，上层除铁，过滤，上

19、层除铁，下层除锰。下层除锰。除铁除锰双层滤池除铁除锰双层滤池 第13页，共24页，编辑于2022年，星期六第14页，共24页，编辑于2022年，星期六第15页，共24页，编辑于2022年，星期六四、地下水除氟四、地下水除氟 氟在自然界中分布极为广泛，水源不同程度地含有氟离子。氟在自然界中分布极为广泛，水源不同程度地含有氟离子。一般认为，微量的氟是人体所必需的，有利于骨骼的坚固性，有一般认为，微量的氟是人体所必需的，有利于骨骼的坚固性，有一定的防龋作用但过量的氟对人体是有害的，主要损害牙齿的一定的防龋作用但过量的氟对人体是有害的，主要损害牙齿的釉质、骨骼的成骨和破骨活动，并影响全身各组织器官，轻

20、者出釉质、骨骼的成骨和破骨活动，并影响全身各组织器官，轻者出现氟斑牙和全身各个骨骼及关节部位疼痛等症状，较重者呈现关现氟斑牙和全身各个骨骼及关节部位疼痛等症状，较重者呈现关节僵硬及运动机能障碍，严重者呈现躯干变形和瘫痪，以致造成节僵硬及运动机能障碍，严重者呈现躯干变形和瘫痪，以致造成终生残废终生残废。第16页，共24页，编辑于2022年，星期六地下水的除氟方法主要有吸附过滤法、混凝法、离子交换法、地下水的除氟方法主要有吸附过滤法、混凝法、离子交换法、电渗析法等，其中电渗析法等，其中应用较多的是吸附法，作为滤料的吸附剂主要是活应用较多的是吸附法，作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝和骨炭性氧化铝和骨

21、炭。1、活性氧化铝过滤法、活性氧化铝过滤法 活性氧化铝是两性物质，等电点活性氧化铝是两性物质，等电点约在约在9.5，当水的，当水的pH值小于值小于9.5时可吸附时可吸附阴离子，对氟有极大的选择性，大于阴离子，对氟有极大的选择性，大于9.5时时可吸附阳离子。除氟用的活性氧化铝为白可吸附阳离子。除氟用的活性氧化铝为白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的表面积。色颗粒状多孔吸附剂，有较大的表面积。第17页，共24页，编辑于2022年，星期六活性氧化铝在使用前进行活化，活化反应为：活性氧化铝在使用前进行活化，活化反应为：除氟时的反应为：除氟时的反应为：活性氧化铝失去除氟能力后，可用活性氧化铝失去除氟能力后，可

22、用1%2%浓度的硫酸铝溶液再生，浓度的硫酸铝溶液再生，再生反应为：再生反应为：第18页，共24页，编辑于2022年，星期六u吸附容量是指每吸附容量是指每1g活性氧化铝所能吸附氟的重量，活性氧化铝所能吸附氟的重量，一般为一般为1.24.5mgFg。AI2O3与原水的氟浓度、与原水的氟浓度、pH值、值、活性氧化铝的颗粒大小、接触时间等因素有关。原水的活性氧化铝的颗粒大小、接触时间等因素有关。原水的氟浓度高，则吸附容量大；原水的氟浓度高，则吸附容量大；原水的pH值在值在58之间吸附之间吸附量大，以量大，以5.5为最佳；我国多将为最佳；我国多将pH值控制在值控制在6.57.0之间；之间；颗粒小，吸附容

23、量大，且再生容易，考虑反洗时小颗粒易颗粒小，吸附容量大，且再生容易，考虑反洗时小颗粒易流失，一般选用粒径为流失，一般选用粒径为13mm；接触时间长，吸附容量；接触时间长，吸附容量大，一般都在大，一般都在15min以上。以上。第19页，共24页，编辑于2022年，星期六固定床固定床是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中，是水处是指在操作过程中吸附剂固定填放在吸附设备中，是水处理吸附工艺中最常用的一种方式。理吸附工艺中最常用的一种方式。活性氧化铝过滤法除氟工艺比较简单，活性氧化铝过滤法除氟工艺比较简单，一般采用一般采用固定床固定床，滤层厚度为，滤层厚度为1.11.5m，滤速为，滤速为36mh，

24、当运行至滤料失效，当运行至滤料失效，即进行反洗，使滤层膨胀率为即进行反洗，使滤层膨胀率为30%50%，去除滤层中的悬浮物后，去除滤层中的悬浮物后，进行再生。再生剂可用硫酸铝或进行再生。再生剂可用硫酸铝或NaOH溶液，其浓度和用量应通过试验确定，溶液，其浓度和用量应通过试验确定，再生时间一般为再生时间一般为1.01.5h，再生后须用，再生后须用除氟水反洗，然后进水除氟至出水合格除氟水反洗，然后进水除氟至出水合格为正式运行开始。为正式运行开始。第20页，共24页，编辑于2022年，星期六2、骨炭过滤法、骨炭过滤法 骨炭骨炭是由兽骨燃烧去掉有机质的产品，主要成分是磷酸三钙和是由兽骨燃烧去掉有机质的产

25、品，主要成分是磷酸三钙和炭，起除氟作用的是磷酸三钙，因此又称磷酸三钙过滤法。关于骨炭，起除氟作用的是磷酸三钙，因此又称磷酸三钙过滤法。关于骨炭中磷酸三钙的分子式，国外认为是炭中磷酸三钙的分子式，国外认为是Ca3(PO4)2CaCO3，国内认为，国内认为是是Ca10(PO4)6(OH)2。除氟反应为：。除氟反应为：当原水氟含量量高时，由于反应向右进行氟被去除。当原水氟含量量高时，由于反应向右进行氟被去除。第21页，共24页，编辑于2022年，星期六骨炭已推荐于发展中国家骨炭已推荐于发展中国家饮水除氟饮水除氟.但由于骨炭易溶但由于骨炭易溶于酸于酸,只能在只能在pH7左右运行左右运行,而且磨耗较大而

26、且磨耗较大,美国从美国从1971年年起停止使用起停止使用.我国目前应用骨我国目前应用骨炭除氟剂的数量仅次于活性炭除氟剂的数量仅次于活性氧化铝。由于动物骨骼的来氧化铝。由于动物骨骼的来源及加工方法不同源及加工方法不同,各种骨各种骨炭对氟的吸收特性有很大炭对氟的吸收特性有很大的差异的差异.对比黑色、灰色和白对比黑色、灰色和白色骨炭的除氟效果以黑色骨色骨炭的除氟效果以黑色骨炭最为有效炭最为有效 第22页，共24页，编辑于2022年，星期六骨炭吸附一定时间后需骨炭吸附一定时间后需再生再生，再生时间间隔需根据骨炭填充量进，再生时间间隔需根据骨炭填充量进行核算，再生利用质量分数行核算，再生利用质量分数5%

27、的的NaOH 浸泡浸泡24 h。骨炭再生后。骨炭再生后的含氟碱性废液通过调的含氟碱性废液通过调pH，加入，加入CaCl2沉淀去除沉淀去除F。废液去除间。废液去除间歇运行，建废液池存储废液到一定量统一处理，可减少处理费用。歇运行，建废液池存储废液到一定量统一处理，可减少处理费用。工艺采用全自动控制，简易方便，适合农村地区使用。工艺采用全自动控制，简易方便，适合农村地区使用。第23页，共24页，编辑于2022年，星期六五、地下水的消毒五、地下水的消毒如果地下水未受到污染，就无需其他水处如果地下水未受到污染，就无需其他水处理程序，只需消毒即可，如果是加氯消毒，理程序，只需消毒即可，如果是加氯消毒，其加氯量与经过混凝沉淀过滤后的清洁的其加氯量与经过混凝沉淀过滤后的清洁的地表水一样。地表水一样。第24页，共24页，编辑于2022年，星期六