地下水铁锰处理方法进展

摘要：在火力发电厂中，水起着重要的作用。水质的好坏直接影响着设备的正常运行状况。本文介绍了几种处理底下水中铁锰的方法，供在生产过程中以参考。

关键词：，地下水；原理

中图分类号：P641.13 文献标识码：A 文章编号：

前言

在火力发电厂中，水是传递能量的工质。水进入锅炉后，吸收燃料燃烧放出的热能转变为蒸汽，导入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽的热能转变为机械能，发电机将机械能转变为电能，送至电网。为了保证机组的正常运行，对锅炉用水的质量有严格的要求，而且机组的蒸汽参数愈高，其要求也愈严格。蒸汽在汽轮机内做功后进入凝汽器，被冷却为凝结水。凝结水由凝结水泵送到低压加热器，加热后送入除氧器，再由给水泵将已除去氧的水经高压加热器加热后送入锅炉。在上述系统中，水汽虽是循环的，但运行中总不免有些损失。为了保持发电厂热力系统的水汽平衡，保证正常水汽循环运行，就要随时向锅炉补充合格的水来弥补其损失，这部分水称为补给水。

1.除铁锰工作原理：

基本是采用氧化法将水中的铁锰元素氧化成沉淀物，然后通过过滤的方法除去。

2.地下水除铁锰技术的现状及发展

随着对铁锰氧化机理研究的不断深入，已开发出多种地下水除铁除锰技术，目前常用的主要有自然氧化法、接触氧化法、生物法、强氧化剂氧化法、臭氧氧化法、高锰酸钾氧化法、氯氧化法、二氧化氯氧化法。3.自然氧化法自然氧化法除铁除锰就是以空气中的氧气作为氧化剂，地下水经过充分的曝气充氧后，将Fe2+氧化为Fe3+，并以氢氧化物沉淀的形式析出，再通过沉淀、过滤得以去除，除铁氧化反应见式l—l：4Fe2+＋O2+2H20＝4Fc3+＋OH﹣(1一1)自然氧化除锰时，由于Mn2+的氧化还原电位高于Fe2+，所以在pH>9．0时，氧化速率才明显加快，而一般地下水的pH值为6．O～7．5，仅靠曝气散除C02以提高pH值的常规方法很难将水的pH提高到9．O以上，所以除锰必须另外投加碱。自然氧化法工艺通常由曝气、反应沉淀、过滤组成，其特点是：工艺过程复杂，设备庞大，处理效果不稳定，工程投资高。

4.接触氧化法地下水经曝气后，直接进入滤池过滤，随着运行时间的加长，滤料上逐步被铁锰氧化物包覆而形成对地下水中Fe2+、M铲+的氧化有自催化作用的“活性滤膜”。接触氧化法就是指通过活性滤膜的催化氧化作用将Fe2+、Mn2+氧化的工艺过程。研究发现：对Fe2+氧化起催化作用的成分主要为Fe(0H)3•2H20，称为“铁质活性滤膜”，反应原理式见式1—2和l一3：对Mn2+氧化起自催化作用的成分主要为Mn02•xH20，反应原理式见为式1-4和1﹣5：Fe(OH)3•2H20+Fe2+=Fe(OH)2-(0Fe)•2H20+H＋(1—2)；Fe(OH)2+(OFe)•2H20+1/402+5/2H20＝2Fe(OH)3•2H20+H＋(1—3)Mn2++Mn02•xH20＝Mn02•MnO•(x．1)H20＋2H＋(1一4)；Mn02.MnO。(x-1)H20+l／202+H20＝2Mn02•xH20 (1—5)接触氧化法是对自然氧化法的一大改进。简化了自然氧化法的工艺流程，提高了除铁除

锰的效果和稳定性，但在实际应用中仍存在着以下一些问题：接触氧化法的活性滤膜需要在运行过程中逐步形成，使操作运行不易控制和管理。对一般建成后需要立即达到除铁锰效果的情况无法完成。除铁效果较好，但除锰效果较差，除锰机理有待于进一步发展与完善，尤其是当水中有铁锰的络合物时。 5.生物法 生物法是我国八十年代末发展起来的地下水除铁除锰新方法，即利用铁细菌生物氧化作用，以期对难以氧化的锰获得良好去除效果，并迸一步降低工程投资及制水成本。生物法的一些优势使其成为地下水除铁除锰的一个新的发展方向。但由于还存在着大量实际应用程度的问题尚待解决，因此至今还未在实际工程中得到普遍应用，从实验室的研究来看，其主要存在的问题有：通常生物法都以地下水中铁锰的无机形态为研究对象，因此，对于利用生物法去除含有高浓度有机质地下水中的铁锰效果有待于进一步研究。当原水中含有高浓度无机铁(含铁浓度16－20mg/L)时，单级过滤工艺难以同时去除铁锰，只有采用两级除铁除锰工艺可以将铁锰含量降到饮用水标准。此时，采用生物法去除铁锰也未必是一种经济可行的方法。

6.强氧化剂氧化法地下水中的铁锰通常是以还原态存在的，因此采用强氧化剂可快速使其氧化，并且氧化过程通常不受水中其它杂质的影响。具有高效、及时、快速、彻底的优点。二氧化氯作为预氧化剂当前在欧洲许多大城市普遍使用，例如，比利时的布鲁塞尔、瑞士的苏黎士和伯尔尼、德国的柏林和杜塞尔多夫、法国的巴黎以及奥地利的维也纳等。一般常用于水处理的强氧化剂有：臭氧、高锰酸钾、氯和二氧化氯。都可以对水中的铁锰进行氧化，但各种氧化剂的特性不同，应用条件也不相同。7.臭氧氧化法臭氧是一种很强的氧化剂，可以在比较低的pH(6．5以下)和无催化的条件下，使水中的二价铁和锰完全氧化，其反应为：2Fe2+＋3+5H20=2Fe(0H)3+02+4H＋；2Mn2++203+4H20=MnO(OH)2+02+4H+当地下水中含有自然有机质(NOM)腐殖质和富里酸时，会在很大程度上影响臭氧氧化效果。并且在用臭氧进行水处理的过程中，要特别注意臭氧的投加量，若臭氧过量，会使水中的二价锰被氧化为高锰酸根而使水呈现粉红色，还需要进行还原过滤，从而增加处理难度。另外水源中的溴化物与臭氧生成溴酸盐是危险反应，大量资料已证明溴酸盐是一种潜在的致癌物。臭氧的主要特性是反应迅速，无持续性。而臭氧在水中的溶解度较低，当含铁锰的地下水较为浑浊时，臭氧与水的混合如不充分，则会大大降低臭氧对铁锰的氧化作用。另外目前臭氧发生装置昂贵、操作复杂，耗电量大，运行费用高。8.高锰酸钾氧化法高锰酸钾能迅速将二价铁(Fe2+)氧化为三价铁(Fe3+)，而且在微酸性和中性条件下将二价锰离子(Mn2+)迅速氧化为二氧化锰(Mn02)，而高锰酸钾本身则还原为Mn02，生成的Mn02经混凝沉淀过滤去除，其反应为：3Fe2++Mn04+2H20=3 Fe3++Mn02+40H。；3Mn2++2KMn04+2H20=5Mn02+2K++4H+ 使用高锰酸钾时，特别注意高锰酸钾的投量，投量过低不能将所有的铁锰氧化，而投量过多则会引起水呈现粉红色。此外，高锰酸钾引起的沉淀在过滤床上会产生泥球很难去除，降低了滤床过滤效果。

9.结语

通过研究，还有不少去除铁锰的方法，如活性炭吸附去除法、锰离子交换法、离子树脂交换法、混凝法、聚磷酸盐处理法、硅酸钠处理法等，各单位根据具体情况采取相应的处理方法以保证发电用水的质量。