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1、课程名称：水质工程学I第周，第18讲次摘要授课题目（章、节）第六章水的其它处理6-1地下水除铁除镭本讲目的要求及重点难点【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第六章水的其它处理6-1地下水除铁除铺一、地下水中的铁、镐1、危害：铁量高时：水有铁腥味；对某些工业（造纸、印染、纺织、皮革、化工等）的产品质量有影响；（产生锈斑）使家庭洁具（磁盆和浴缸等）发生锈斑；衣服染色（黄色、铁锈色）；沉积的Fe2O3会滋长铁细菌，阻塞管道。锌量高时：同铁的危害一样。色（微黑或浅灰色）2、我国规定：铁W0.3mglS0.lmg/13、水中的铁锅
2、：地下水溶解的矿物质，地下水缺氧，铁离子以Fe2+;Fe3+形态存在。锦离子Mn2+、Mn3+、Mn4+、Mn6+、Mn7+形态存在。二、地下水除铁方法：1、水中铁的存在形态:Fe2+:FeoHFe(OH)T水合离子(羟基结合离子态)当总碱度高时，以重碳酸盐的形态存在Fe(HCOJ2F3：Fe(OH)3溶解度非常低。图式为水中铁的平衡：铁的溶解度与氧化还原电位En及PH值的关系图。BBAI 值 st. !Btr, MMM-m ajtuM D:氯化态达原态由能斯特方程:F00591EH=EIgnE“一标准电极单位;n一电子数；FFORT1氯化态-Rn腐制F法拉第系数图中：区域En、PH高：主要是
3、由Fe(OH)3固体对平衡的控制。水中Fe.的含量一水中铁的含量很低。平衡式：Fe(0H)3+3H1Fe3+3H20区域，由碳酸亚铁FeC03固体控制水中铁的浓度。FeCO3+HFe2t+HC03铁的浓度高。除铁的重点。区域，FeS固体控制水中铁的浓度。FeSFe2+S2铁的含量低2、除铁动力学：主要是：将二价铁氧化成三价铁，利用Fe(OH)3的浓度积值很低,而将Fe斗沉淀去除。动力学研究铁的氧化速率：4Fe2+02+IOH2O4Fe(OH)3+8H+当PH值大于5.5时，二价铁的氧化速率：=-kFe2+pHPc、(molILmin)k反应速率常数810,1L7mol2KPamin20.5时P
4、o2气相中氧的分压力,Kpa0H-氢氧根离子浓度,mol/LFe2+时间t的二价离子浓度,mol/L变换上式得：l=-k0H-P0处%=-korPO2一大气中的氧分压，一般为21.3KPa令令=kP02:如凹71rfdtlj水的电离常数：kw=IO14pHI=扃代入式中：并令ktt=k：&PH=-lg+原可换算为：IgJ-迎叵Jl=IgS+2PHdt可见：除铁的影响因素：（1） PH高促进二价铁的氧化。（2） K中隐着氧化剂的浓度。（PO2分压力）figl9-2实验与公式的情况，当PHii.除CO2fpH/地下水中不含氧，含（A很高。氧、二氧化碳略溶于水，其溶解度与温度和气体分压有关。（物化中
5、学过）当IjatmPq2=21.3KPaPox2=O.03-0.IKPa5国OO3在东!度(lUOIMPa)11“(V)一3SlIS2S)053.04.0M.0M.3l0.0.CQj.m1.4341.1941.02e.r0.750.M5方法：鼓风曝气一一将气泡分散于水中。淋水曝气一一将水分散于空气中。4、设计:理论需氧与操作复氧量理论：lmgLFe*需O.14mgLO2实际：理论值的34倍。原因：水中其它杂质耗氧；可加快二价铁氧化速度。曝气塔：（接触式曝气塔）L构造：fl9-5填料：板条；焦炭；（轻）（面积大）矿磴。曝气塔多为焦炭。粒径d=3050mm焦炭层0.30.4mo上下留净距20.6m
6、（空气流通）ii.工作：由塔顶喷管淋下，气与ffll-5 气塔除快 1-MWJ0*4cm水接触面积大。（f水；Fe（OH）3J沉于焦碳上。Fe（OH）3膜对Fe氧化fFe有催化作用。水力负荷:553hm2；溶解氧饱和度可达：7585%二氧化碳挥发率达：50-60%当地下水铁含量为10mgL时宜用板条式，（原因）不易堵。射流曝气：利用射流器吸入空气，适用：F2+F/有催化作用。有研究表明有铁细菌的作用。新滤池要工作一段时间形成膜后，其除铁效果才稳定。一般一个月以上。(据原水水质)滤速：v=510mh外国学者研究的经验式：V滤速，m/h；Fo滤池进水含铁量，mg/L；FeL滤池出水含铁量，mg/L
7、；L滤层厚度，m；d滤池有效粒径，mm；t水温，。适用条件：v30mh;进水含铁量：FeO=O.5-13.Omg/1；进水：PH=6.87.3。水温：618oCo二、地下水除锅方法：1、特点：锌的氧化还原电位高于铁的氧化还原电位。一般镒与铁共生于水中。2、原理：(1)2Mn2+02+2H202MnO2+4H+(2)微生物对镭的氧化。一铁细菌作用。当PHV9.5时，这个过程很慢。如果要用Mn2+C032MnC03；PH值要大于8.5。试验结果：Mn2+的氧化去除是自动催化过程。其速度遵循以下规律:igX）Mn2J0开始时二价锅的浓度，mg/loMn2tt时刻的二价锅的浓度，mg/loA常数。K自
8、动催化反应速率常数。用曝气法，其氧化速度与OFTL及Pa成正比。-痴2+=kJ.pdtL5PH高f0H一/去除速度快。3、氧化工艺中的催化过程：反应中生成MnO2沉淀。防?+（被吸附）+MnO2Mn2+MnO2（催化过程）I+O2-MnO24、除锦工艺：原水一曝气一催化氧化过滤（铁细菌作用）据反应式：氧化lmgLMn2需氧0.29mgL产生0.036mgLH+5、催化氧化过滤：在滤料上生成MnO2膜（黑色）滤料一般是石英砂或镭砂。形成Mno2膜后催化。铁对除锌的干扰：当原水含铁、锦高就应该即除铁又要除铺。方法：加厚滤料层I上部除铁I适用铁锅“下部除镭J含量不太高。双层滤料/上层：除铁也可在压力
9、滤,下层：除锦J池中分层原本除铁除怅双层油油【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题课程名称：水质工程学I第周，第19讲次摘要授课题目（章、节）1活性炭吸附【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】6-2活性炭吸附属给水深度处理工艺1、去除对象：L天然的（BOD）（1）溶解的有机物Y人工合成的：杀虫剂、L农药、氯化烧、芳香族化合物（2）除臭味；（3）脱色、脱氯；（4）去除重金属，放射性物质；（属微污染物质）（5）去除病毒。使水降低：总有机碳TOC总有机卤化物TOX总三卤甲烷TTHM（THMs）一、活性炭的性质：1、制造：是由木材、
10、煤、果壳等为原料，高温炭化一活化，而成的。炭化一一使原料热解成炭硝，生成类似石墨的多环芳香系物质，具有疏水性和吸附性。活化一一使热解的炭施成为多孔结构，增大吸附表面积，比表面积可达成5001700m7gXtiKtfWI哲及比秋7事A任足的成长一轮国1M改dtU*出“母C.J201702fl(2-4m)r?(1.246159.22KOrvn-1*)V1Cr1)0.250.925f.*SMOt9.5吸附阳离子。ii吸附阴离子的选择顺序：OH-PO?FS03CrSO?-N02CN03对F一有很高的选择性。iii活化：用硫酸铝液活化传化为硫酸盐型(Al2O3)n2H20+S012转化为(Al2O3)n
11、S01+20HiV除氟及再生：除氟：(Al2O3)nS01+2F转化为(Al2O3)n2HF+S再生：用1%2%浓度的硫酸铝。(Al2O3)2HF+S0转传为(Al2O3)nS01+2FV除氟特性：PU值影响：原水含氟量C0=20mg/L(F)在PH=58除氟效果好,PH=5.5时,最高。两种操作方法：调节PH据原水的PH不调节PH.吸氟容量：每g活性氧化铝，吸附氨的重量。一般：L24.5mgFgAl2O3PH一定时：颗粒(吸附剂)直径与吸氟容量负增长关系。粒径，l3mm,有的0.5L5mm,但水力条件不好。原水的F一浓度大，吸氟容量也大。Vi工艺参数：PH=6.57.0除氟接触时间15min
12、固定床：升流式：滤层厚：l.ll5m滤速：36mh移动床：滤层厚：1.82.4m滤速：1012mhVii再生：a先反冲洗1015min(用原水)卜去除悬浮物e=30%50Jb再生：用AL(SOj2再生：浓度(1%2%)由上向下(v=0.6m/s；68min),再用除F水冲洗8IOmin。用NaoH再生：(应用较少)浓度1%,再生后滤层成碱性，须转化为酸性后，再除SU将原水PH调到2.02.5,通水，测出水的PH达到要求后，接入管网。问题：再生后废水处理非常困难，增大制水成本。(2)骨炭法：(磷酸三钙法)由骨炭中或磷矿石中提取磷酸三钙。国外认为：Ca3(PO4)2CaCO3国内认为：Ca10(PO1)6(OH)2i除氟机理：Ca10(PO1)6(OH)2+2FCa10(PO4)6F2+20HFF含量高反应向右进行，吸附除氟过程；OFT含量高反应向左进行，再生过程。用10%NaoH溶液。ii工艺参数：接触时间5min再生：1%的NaoH溶液浸泡，再用0.5%硫酸中和。或再用10%(NH4)2S04除碱【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P385习题
