生物除锰技术在生活饮用水中应用
浩良河化肥厂位于黑龙江省伊春市浩良河镇，该地区地下水比较贫乏，且地下水中含锰量较高。为提高生活饮用水质量，浩良河化肥厂组织专业人员就锰含量高的问题进行了考察论证，从投资与成本、技术的可靠性、运行的稳定性、操作的复杂性等方面进行了方案比较，最终决定采用生物除锰技术[1]财原有生活饮用水进行除锰处理，现就有关设计与运行总结介绍，供同行参考。
1 饮用水水源及原有处理工艺
1.1 生活饮用水水源
浩良河化肥厂生活饮用水以深层地下水为水源，取自3.5km以外的水源地，铁与锰的质量浓度分别为10-21mg/L，0.25－1.8mg/L；处理后铁的质量浓度为0.1－0.3mg/L，锰的质量浓度为0.25－0.8mg/L。水处理站采用跌水曝气、石英砂过滤工艺，设计处理能力1000m3/d。
1.2 工艺流程
其工艺流程如图1所示。
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原水由一次泵站通过输水干管送到水处理站后首先进人曝气池顶部，从1.1m高处的喷淋管喷淋曝气后落入内部跌水池，再沿内部跌水池四周溢流而下，再次跌水曝气，落入下部1.3m处的外部水池内，然后跌人混合井，同时在此处投加聚合氯化铝，使之与原水充分混合，再经无阀滤池过滤，并以重力流流入生活水池，最后由生活水泵送往生活区供居民使用。
2 原水水质与除锰方案
2.1 原水水质
为了合理确定除锰系统工艺流程，我们统计了原水水质分析资料，其水质分析数据见表1。
| 表1 原水分析数据 |
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2.2 除锰方案
用于实际生产的除锰方法有：碱化除锰法、KMnO4氧化法、氯连续再生接触氧化法、空气接触氧化法、生物氧化除锰法[2]等，前3种方法需投药，增加运行成本，而且操作复杂。从我厂现有装置的实际运行情况来看，空气接触氧化法对现有水质除锰不够理想。而锰的生物氧化法理论比较完善可靠。为此采用了生物除锰的方法。
3 除锰系统
3.1 除锰流程
在分析了原有流程、原水及处理后的自来水水质后，决定采用“一级跌水曝气+无阀滤池过滤+二级表面曝气+锰砂过滤”的流程，即在原无阀滤池的后面再增加一级除锰工艺，同时停止投加聚合氯化铝混凝剂。改进后的流程如图2所示。
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3.2 主要构筑物及设备
3.2.1 表面曝气池
表面曝气池呈长方形，其平面尺寸：3.08m×2.60m，有效水深3.55m，总容积45.9m3，水在池中停留时间20min；曝气区平面尺寸：3.01×2.60m，水深3.55m；表曝机采用泵型叶轮，叶轮直径：D=500mm，叶轮线速度4－6m/s。
3.2.2 吸水池及提升泵
吸水池呈长方形，平面尺寸为：3.80m×2.60m，有效水深3.55m ；总容积45.9m3；提升泵采用100QW100－22型潜水泵，流量100m3/h，扬程22m。
3.2.3 除锰罐规格及工艺参数
除锰罐是除锰工艺中的主要设备，其主要作用是去除经二级曝气处理的滤后水中的铁和锰，本流程中采用Φ3.0m×4.79m的除锰过滤器 2台，内装锰砂滤料，采用小阻力配水，过滤面积7.1m2，设计处理能力50m3/(h·台)。除锰罐的操作参数如表2所示。
| 表2 除锰罐操作参数 |
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滤料级配见表3。
| 表3 除锰罐滤料参数 |
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3.2.4 生活水池与供水泵房
生活水池为半地下式钢筋混凝土结构，有效容积600m3/m3。供水泵房为半地下式，其平面尺寸为：7.5m×24.5m，内设生活水泵2台，反冲洗泵2台，消防水泵4台。生活水泵为自灌式起动，单机功率40kw，流量105m3/(h·台)，供水总管压力0.5－0.6MPa。
4 除锰效果及经济分析
4.1 运行情况
本工程刚投产时出水铁、锰均达设计指标，但运行20余天后，滤后水铁、锰开始逐渐增高，原因是锰砂吸附饱和和生物膜形成脱节、衔接不好所致，这期间除锰主要是靠锰砂的吸附作用，生物活性除锰层并没有形成，为此，调整了运行工况，并进行微生物接种、培养和驯化，以加速生物活性除锰层的成熟，经3个月的精心调试，滤后水铁含量稳定在0.1－0.28mg/L，去除率为98.34％；锰为痕量，锰去除率近于100％。至此认为，生物活性除锰滤层已基本成熟。现装置的最终出水铁、锰指标均达到国标，实际运行证明，生物除锰是可行的，系统运行一直比较稳定。
为较好的说明生物技术的除锰效果，在此，我们将工程验收时的有关数据整理如表4。
| 表4 生物除锰运行情况 |
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4.2 经济分析
除锰系统投运前，每天加15kg聚合氯化铝，1年按360d计算(去除检修时间)，商品氯化铝每吨按2600元计算，则每年可节约药费为：15×360/1000×2600＝14040(元/a)。
由以上分析可知，采用生物除锰技术，在改善水质的同时，还节省了水处理费用，同时也简化了操作程序。
5 结语
本生物除锰设计是成功的，达到了设计目的，和原工艺相比停止了加聚合氯化铝混凝剂，便于操作管理。滤后水铁、锰均达到国标。二级处理对于去除亚硝酸盐有作用，但不十分明显，这方面有待研究。
参考文献：
[1] 张杰，杨宏，徐爱军，等.生物固锰除锰技术的确立[J].给水排水，1996，22(11)：5－10
[2] 张杰，戴镇生 地下水除铁除锰现代观[J] 给水排水，1996，22(10)：13—16
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