專利名稱：生物固錳除錳技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于城市與工業(yè)供水事業(yè)含鐵含錳地下水凈化工程之中。
本發(fā)明提出在PH中性域條件下籍助于微生物的接觸氧化作用使Mn2+離子氧化為高價(jià)Mn的氧化物，從而使其從水中去除的技術(shù)。
目前現(xiàn)有的技術(shù)地下水除錳是將Mn2+氧化為MnO2從水中分離出來，但是Mn2+在中性域條件下幾乎不能被溶解氧所氧化。必須加以適宜條件反應(yīng)才能進(jìn)行。(1)堿化除錳法向含Mn2+水中投加石灰、NaOH，NaHCO3等堿性物質(zhì)，將PH提高到9.5以上，溶解氧就很迅速地將Mn2+氧化為MnO2而析出。但是處理后水的PH太高，需要酸化后才能作為生活飲用水之用。(2)KMnO4氧化法向含Mn2+水中投加KMnO4，可直接將Mn2+氧化為MnO2·mH2O，而KMnO4本身也還原為MnO2·mH2O，生成的高價(jià)固態(tài)錳氧化物經(jīng)混凝沉淀去除。1mg的Mn2+需要1.92mg的KMnO4，當(dāng)有Fe2+存在時(shí)，1mg的Fe2+還要補(bǔ)加0.943mg的KMnO4。(3)氯連續(xù)再生接觸過濾除錳法往含Mn2+水中投加氯，然后流入錳砂濾池。在MnO2·mH2O的作用下，氯將Mn2+氧化為MnO2·mH2O并與原有的錳砂表面相結(jié)合，從而使Mn2+得以去除。新生成的MnO2·mH2O也具有催化能力。(4)光化學(xué)氧化法有陽光照射和游離氯的條件下，中性含錳水中能很快析出MnO2沉淀。
以上各種方法都需要向水中投入各種藥物，氯氣或特定的光照條件，運(yùn)行成本高，有些在工程上難以實(shí)現(xiàn)，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，且運(yùn)行不易控制。由于存在著這些缺點(diǎn)，所以每一種方法都不是很理想。
近20多年以來人們發(fā)現(xiàn)，接觸過濾除鐵濾池中不投藥，錳也往往被去除一些，這是怎樣一種機(jī)制，Mn2+又真正能去除到何種程度。國內(nèi)外地下水除鐵除錳專家都認(rèn)為是錳的無機(jī)氧化物催化氧化的結(jié)果，并廣為工程技術(shù)人員所接受。但工程實(shí)踐表明，按此機(jī)制設(shè)計(jì)與運(yùn)行的水廠，除鐵都能很順利地完成，但在錳的去除方面只有個(gè)別水廠經(jīng)幾個(gè)月運(yùn)行，除錳濾層能夠成熟，出廠水錳濃度達(dá)到飲水標(biāo)準(zhǔn)，絕大多數(shù)水廠，一年、兩年甚至多年出廠水錳一直不合格，所以在錳的去除機(jī)制與工程實(shí)踐上，多年來一直存在著爭議。本次歷時(shí)多年的從理論到實(shí)踐的研究充分地解決了多年?duì)幷摰膯栴}，建立了錳的去除是生物催化氧化的理論。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過大量的工程實(shí)踐，創(chuàng)立了生物固錳除錳的成套技術(shù)。達(dá)到了在二-三個(gè)月內(nèi)完成除錳濾層的接種，培養(yǎng)，馴化和成熟，使出廠水含錳量達(dá)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到長期穩(wěn)定運(yùn)行的目的。
本發(fā)明的貢獻(xiàn)在于確立了Mn2+生物氧化機(jī)制。提出了在PH值中性域的條件下的過濾空間中，形成微生物繁殖的條件；除錳濾池由微生物接種，培養(yǎng)，馴化到成熟的操作程序與調(diào)試運(yùn)行參數(shù)；保持除錳濾層微生物群體平衡與穩(wěn)定的工藝流程與運(yùn)行工況，從而提出的一套流程簡化，操作容易，出水水質(zhì)良好錳含量優(yōu)于國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用技術(shù)。通過工程實(shí)踐證明可使工程造價(jià)較其它方法減少30％，運(yùn)行費(fèi)用降低30％以上。
技術(shù)實(shí)施方案在地下水生物除錳濾池中，接入Mn2+氧化細(xì)菌，經(jīng)人工馴化培養(yǎng)，通過調(diào)整進(jìn)水的溶解氧，過濾速度，反沖洗強(qiáng)度及反沖洗水質(zhì)，使微生物大量繁殖，使之成為成熟的生物活性濾層。在濾層中形成由大量微生物，錳生物氧化產(chǎn)物及其它雜質(zhì)組成的混雜的反應(yīng)表面?；钚詾V層中的微生物和載體(濾料和鐵泥)對Mn2+進(jìn)行快速的吸附，之后Mn2+在微生物表面酶的催化作用下發(fā)生氧化，生成不溶于水的MnO2使錳從水中得以去除。
下面結(jié)合附

圖1和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明建議的在生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的流程圖。
含錳地下水經(jīng)曝氣充氧，進(jìn)入生物濾池，在生物濾池的濾層中錳被生物氧化，并經(jīng)過濾以高價(jià)錳的氧化物的形式被截留于濾層中，濾池出水為不含或微含錳的清潔水，流入清水池，反沖洗水為濾后水。
在該技術(shù)流程中，曝氣采用簡單的跌水曝氣，設(shè)計(jì)上考慮溶解氧在3.0-4.0之間，不宜過高，濾池在設(shè)計(jì)上應(yīng)按生物濾池設(shè)計(jì)，投產(chǎn)運(yùn)行接種后采用低濾速，培養(yǎng)濾速為2-4m/h，以利微生物在濾層中的存活和附著。在培養(yǎng)的同時(shí)逐漸使細(xì)菌得以馴化，隨著培養(yǎng)日期的延長，濾層中生物量呈對數(shù)增長，當(dāng)檢測濾層中細(xì)菌含量達(dá)到105個(gè)/ml以上時(shí)表明生物活性濾層已成熟，同時(shí)濾后水含錳量已達(dá)標(biāo)，此時(shí)可以將濾速逐步提至生物濾池設(shè)計(jì)濾速7-8m/h，以至更高。反沖洗工序中嚴(yán)禁用含氯水反沖。在新建或老水廠改造中應(yīng)單獨(dú)設(shè)立反沖洗水池，池中嚴(yán)禁投氯。反沖洗強(qiáng)度最佳設(shè)計(jì)方案為18-20l/m2·s，過濾周期最短應(yīng)在24小時(shí)之上，在馴化培養(yǎng)期反沖洗時(shí)，應(yīng)增加人為控制，反沖洗初期應(yīng)利用閥門開啟度控制沖洗初期強(qiáng)度，閥門開啟度應(yīng)設(shè)在設(shè)計(jì)開啟度的40-50％，當(dāng)濾砂呈懸浮狀態(tài)時(shí)，再全部打開閥門使沖洗強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。濾層成熟以后就可以直接按設(shè)計(jì)要求的沖洗強(qiáng)度沖洗。
典型情況，Mn2+濃度在5mg/l以下時(shí)，溶解氧經(jīng)跌水曝氣后為4mg/l，培養(yǎng)馴化期濾速為2m/h，成熟期平均濾速為8m/h，反沖洗強(qiáng)度為20l/m2·s，反沖洗水不含氯，培養(yǎng)期為二-三個(gè)月。工藝流程為一級曝氣，一級生物濾池過濾。出水水質(zhì)在0.05mg/l以下，甚至是檢不出，除錳效率接近于100％。
權(quán)利要求
1.在生物固錳除錳理論確立的基礎(chǔ)上，建立生物固錳除錳技術(shù)；其中濾池為生物濾池，曝氣為跌水曝氣，反沖洗水為未加氯的濾后水；生物濾池建成以后，接入Mn2+氧化細(xì)菌；方式有除鐵除錳濾池的現(xiàn)有成熟砂接種和自然接種；投產(chǎn)初期采用低濾速培養(yǎng)馴化；隨著出水錳含量的合格，可隨之逐漸提高濾速，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后，可使濾速提至設(shè)計(jì)要求；曝氣采用簡單的跌水曝氣不宜過度充分；反沖洗水嚴(yán)禁加氯必要時(shí)可單設(shè)反沖洗水池，反沖洗時(shí)先用較低的強(qiáng)度使濾層松動(dòng)，然后再用正常反沖洗強(qiáng)度反沖，沖洗歷時(shí)3分種，在滿足過濾要求的前提下，盡量延長過濾周期；曝氣后水中應(yīng)保持一定的CO2作為生物生長代謝的碳源，濾池進(jìn)水中不允許含有有礙于生物繁殖代謝的物質(zhì)和強(qiáng)還原性物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物固錳除錳技術(shù)，其特征在于1)、生物濾池采用人工接種Mn2+氧化細(xì)菌，濾層培養(yǎng)初期特征濾速在2-4m/h，成熟后正常濾速在10m/h以下，最適為7-8m/h；2)、曝氣方式為簡單跌水曝氣，溶解氧特征值在3-4mg/l；3)、反沖洗強(qiáng)度特征值在18-20l/m2·s，沖洗開始時(shí)應(yīng)控制沖洗強(qiáng)度，使閥門開啟度為設(shè)計(jì)開啟度的40-50％，當(dāng)濾層松動(dòng)且呈懸浮狀態(tài)后，開大閥門達(dá)設(shè)計(jì)要求，過濾周期≥24小時(shí)；4)、反沖洗水中不加氯，若在系統(tǒng)中不能保證這一點(diǎn)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)立反沖洗水池；5)、濾層經(jīng)馴化培養(yǎng)，細(xì)菌數(shù)量特征值為105個(gè)/ml以上。
全文摘要
本發(fā)明是在生物固錳除錳的基理確立的基礎(chǔ)上，發(fā)明的生物固錳除錳技術(shù)。它以生物濾池的建立為主，生物濾池建成后，人工接入Mn
文檔編號(hào)C02F1/62GK1154343SQ96109008
公開日1997年7月16日 申請日期1996年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月23日
發(fā)明者張 杰, 楊宏, 李惟, 鮑志戎, 徐愛軍, 劉德明 申請人:楊宏, 張 杰