同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法

摘要

同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法，它涉及一种水处理方法。本发明解决了现有的处理地下水中Fe

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理方法。

背景技术

迄今，我国已发现的饮水型地砷病病区或高砷区分布在13个省区，分别是新疆、山 西、内蒙古、宁夏、青海、安徽、北京、山东、四川、吉林、黑龙江、河南和台湾。按照 新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，我国饮用水超过该标准的人口数达1500 万，饮用水含砷量过高已经成为严重的公共卫生问题。

地下水是我国重要的淡水资源之一，某些地区地下水是唯一的供水水源。在地下水中， 由于蓄水层中的水与空气接触少，氧气消耗后，地下水常常是还原环境，在此环境下，经 常出现Fe²⁺、Mn²⁺共同存在于地下水中，Fe²⁺的存在能够促进As在厌氧环境下，转移到 水中。因此Fe²⁺、Mn²⁺、As常常共存于地下水中。

运用现有的方法处理地下水中的Fe²⁺、Mn²⁺和As工艺复杂，有些需要投加大量的化 学药剂，成本高，出水水质不稳定，而且会伴有其他的副产物，在生产实践中难以应用。 寻找一个简单，有效，经济可行的处理地下水中Fe²⁺、Mn²⁺和As的方法尤为重要。

发明内容

本发明是为了解决现有的处理地下水中Fe²⁺、Mn²⁺和As工艺复杂，成本高，出水水 质不稳定的技术问题，提供了一种同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法。

同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法如下：

一、将原水经过跌水曝气系统1，至跌水曝气系统1中的溶解氧为6～8mg/L，出水；

二、生物滤池2的培养：跌水曝气系统1的出水进入生物滤池2，以2m/h～3m/h的滤 速稳定运行3～5个月，并且每隔3～5天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用 反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min，所述 生物滤池2的滤层3厚度为1.2～1.4m，滤层3内的滤料为负载生物膜的锰砂或负载生物 膜的石英砂，负载生物膜的锰砂或负载生物膜的石英砂中的生物膜由一种生物除锰除铁功 能菌和一种生物除铁除锰功能菌组成，滤料的粒径为0.6mm～1.2mm，生物滤池2的高度 为2.5～3m，生物滤池2的直径与滤料的直径比大于60∶1，生物滤池2的滤池承托层8 为鹅卵石垫层，鹅卵石垫层由10cm厚的粒径为5～10mm的鹅卵石、10cm厚的粒径为 10～20mm的鹅卵石和由10cm厚的粒径为20～50mm的鹅卵石组成；

三、以4m/h的滤速稳定运行7～10天，每隔2～3天以12～14L/(s·m²)的反冲洗强度， 将清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗 时间为3～5min；

四、以5m/h的滤速稳定运行7～10天，每隔2～3天以12～14L/(s·m²)的反冲洗强度， 将清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗 时间为3～5min，完成地下水中铁、锰、砷的同步去除。

本发明方法处理地下水中Fe²⁺、Mn²⁺和As的工艺简单，不用投加大量的化学药剂，出 水水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。本发明方法对Fe²⁺去除率90％～98％， Mn²⁺去除率97％～99％，As(III)或As(V)去除率96％～98％。

附图说明

图1是本发明水处理流程示意图，图中1表示跌水曝气系统，2表示生物滤池，3表 示滤层，4表示出水区，5表示清水池，6表示反冲洗水泵，7表示溢流口，8表示滤池承 托层。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意 组合。

具体实施方式一：本实施方式同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法如下：

一、将原水经过跌水曝气系统1，至跌水曝气系统1中的溶解氧为6～8mg/L，出水；

二、生物滤池2的培养：跌水曝气系统1的出水进入生物滤池2，以2m/h～3m/h的滤 速稳定运行3～5个月，并且每隔3～5天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用 反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min，所述 生物滤池2的滤层3厚度为1.2～1.4m，滤层3内的滤料为负载生物膜的锰砂或负载生物 膜的石英砂，负载生物膜的锰砂或负载生物膜的石英砂中的生物膜由一种生物除锰除铁功 能菌和一种生物除铁除锰功能菌组成，滤料的粒径为0.6mm～1.2mm，生物滤池2的高度 为2.5～3m，生物滤池2的直径与滤料的直径比大于60∶1，生物滤池2的滤池承托层8 为鹅卵石垫层，鹅卵石垫层由10cm厚的粒径为5～10mm的鹅卵石、10cm厚的粒径为 10～20mm的鹅卵石和由10cm厚的粒径为20～50mm的鹅卵石组成；

三、以4m/h的滤速稳定运行7～10天，每隔2～3天以12～14L/(s·m²)的反冲洗强度， 将清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗 时间为3～5min；

四、以5m/h的滤速稳定运行7～10天，每隔2～3天以12～14L/(s·m²)的反冲洗强度， 将清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗 时间为3～5min，完成地下水中铁、锰、砷的同步去除。

经过本实施方式处理后的出水符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

本实施方式步骤二中所述负载生物膜的锰砂或负载生物膜的石英砂负载生物膜的过 程如下：

将投加了一种生物除锰除铁功能菌和一种生物除铁除锰功能菌的水进入生物滤池2， 以2m/h～3m/h的滤速稳定运行3～5个月，并且每隔3～5天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将 清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时 间为3min，所述生物滤池2的滤层3厚度为1.2～1.4m，滤层3内的滤料为锰砂或石英砂， 滤料的粒径为0.6mm～1.2mm，生物滤池2的高度为2.5～3m，生物滤池2的直径与滤料的 直径比大于60∶1，生物滤池2的滤池承托层8为鹅卵石垫层，鹅卵石垫层由10cm厚的 粒径为5～10mm的鹅卵石、10cm厚的粒径为10～20mm的鹅卵石和由10cm厚的粒径为 20～50mm的鹅卵石组成，其中投加了一种生物除锰除铁功能菌和一种生物除铁除锰功能 菌的水中生物除锰除铁功能菌含量为30mg/L，生物除铁除锰功能菌的含量为30mg/L。

本实施方式中所述的一种生物除锰除铁功能菌在申请日为2008年1月7日、专利号 为200810063814.4、专利名称为《一种生物除锰除铁功能菌》的专利中公开，生物除锰除 铁功能菌MS604(Sphingobacterium sp.)属于鞘氨醇杆菌属，保藏于中国微生物菌种保藏管 理委员会普通微生物中心，保藏日期为2007年10月30日，保藏号为CGMCC No.2240。

本实施方式中所述的一种生物除铁除锰功能菌在申请日为2008年1月7日、专利号 为200810063811.0、专利名称为《一种生物除铁除锰功能菌》的专利中公开，生物除铁除 锰功能菌MSB-4(Chryseobacterium sp.)属于金黄杆菌属，保藏于中国微生物菌种保藏管理 委员会普通微生物中心，保藏日期为2007年10月30日，保藏号为CGMCC No.2239。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述跌水曝气系统 1中的溶解氧为7mg/L。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中所述跌水曝气 系统1的出水进入生物滤池2，以2.5m/h的滤速稳定运行4个月。其它与具体实施方式 一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中所述生物 滤池2的滤层3厚度为1.3m。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中每隔4 天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2。其 它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述滤料 的粒径为0.7mm～1.1mm。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述滤料 的粒径为0.8mm～1mm。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中所述滤料 的粒径为0.9mm。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中以4m/h 的滤速稳定运行8天，每隔2天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用反冲洗 水泵6反冲洗生物滤池2。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤四以5m/h的 滤速稳定运行9天，每隔3天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用反冲洗水 泵6反冲洗生物滤池2。其它与具体实施方式一至九之一相同。

本实施方式中采用下述实验验证本发明的效果：

实验一：

同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法如下：

一、将原水经过跌水曝气系统1，至跌水曝气系统1中的溶解氧为8mg/L，出水；

二、生物滤池2的培养：跌水曝气系统1的出水进入生物滤池2，以3m/h的滤速稳 定运行3个月，并且每隔5天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用反冲洗水 泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min，所述生物滤池2 的滤层3厚度为1.4m，生物滤池2高度为2.8m，直径为100mm，滤层3内的滤料为负载 生物膜的马山锰砂，负载生物膜的马山锰砂由一种生物除锰除铁功能菌和一种生物除铁除 锰功能菌组成，滤料的粒径为1mm，生物滤池2的滤池承托层8为鹅卵石垫层，鹅卵石 垫层由10cm厚的粒径为10mm的鹅卵石、10cm厚的粒径为10mm的鹅卵石和由10cm 厚的粒径为20mm的鹅卵石组成；

三、以4m/h的滤速稳定运行10天，每隔3天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池 5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为5min；

四、以5m/h的滤速稳定运行9天，每隔93天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池 5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min， 完成地下水中铁、锰、砷的同步去除。

本实验中所述的原水中Fe²⁺浓度2mg/L，Mn²⁺浓度1mg/L，As(III)或As(V)浓 度200μg/L，pH值为8，溶解氧为8mg/L，温度为16℃。

经过本实验方法处理后的水质指标如表1：

表1

经过本实验处理后的出水符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

实验二：

同步去除地下水中铁、锰、砷的水处理方法如下：

一、将原水经过跌水曝气系统1，至跌水曝气系统1中的溶解氧为8mg/L，出水；

二、生物滤池2的培养：跌水曝气系统1的出水进入生物滤池2，以3m/h的滤速稳 定运行4个月，并且每隔5天以12L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池5的清水用反冲洗水 泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min，所述生物滤池2 的滤层3厚度为1.4m，滤层3内的滤料为负载生物膜的石英砂，负载生物膜的石英砂由 一种生物除锰除铁功能菌和一种生物除铁除锰功能菌组成，滤料的粒径为0.6mm，生物 滤池2的滤池承托层8为鹅卵石垫层，鹅卵石垫层由10cm厚的粒径为10mm的鹅卵石、 10cm厚的粒径为10mm的鹅卵石和由10cm厚的粒径为20mm的鹅卵石组成；

三、以4m/h的滤速稳定运行10天，每隔3天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池 5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为5min；

四、以5m/h的滤速稳定运行9天，每隔93天以13L/(s·m²)的反冲洗强度，将清水池 5的清水用反冲洗水泵6反冲洗生物滤池2，反冲洗水经溢流口7流出，反冲洗时间为3min， 完成地下水中铁、锰、砷的同步去除。

本实验中所述的原水中Fe²⁺浓度2mg/L，Mn²⁺浓度1mg/L，As(III)或As(V)浓 度200μg/L，pH值为8，溶解氧为8mg/L，温度为16℃。

经过本实验方法处理后的水质指标如表2：

表2

经过本实验处理后的出水符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。