高硬度含铁含锰地下水的处理_王晓丹

了 处 理 处 置 ，生 产 废 水 全 部 回 收 利 用 ，废 渣 回 用 可 做 建材。
１ 原 水 水 质 及 处 理 流 程 双城市地下水水质见 表 １。 表 中 硬 度 为 碳 酸 盐
硬度，以 ＣａＣＯ３ 计。
表１ 地 下 水 水 质
铁
锰
氨氮
ｐＨ
／ｍｇ／Ｌ
／ｍｇ／Ｌ
／ｍｇ／Ｌ
硬度 ／ｍｇ／Ｌ
高硬度含铁含锰地下水的处理
王 晓 丹１ 王 志 军２ 尚 庆 海３ 李 圭 白４
（１ 黑龙江工程学院，哈尔滨 １５００５０；２ 哈尔滨供水集团有限责任公司，哈尔滨 １５００１０；３ 黑龙江省城市规划 勘测设计研究院，哈尔滨 １５００４０；４ 哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨 １５００９０）
淀池和滤池中 去 除。Ｆｅ（ＯＨ）３ 与 高 浓 度 ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２ 共沉淀，促 进 了 铁 的 去 除，使 出 水 中 铁 含 量降至０．１ｍｇ／Ｌ 以下。
Ｍｎ２＋ 在 ｐＨ９．０～９．５ 时 才 能 快 速 被 溶 解 氧 自 然氧化，而在 ｐＨ７．６条件下，Ｍｎ２＋ 难 以 通 过 自 然 氧 化去除［２］，在本工艺中，Ｍｎ２＋ 得 到 高 效 去 除，可 能 是 生成的高 浓 度 ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２ 沉 淀 物 对 水 中 的 Ｍｎ２＋ 有一定的吸 附 作 用，此 外，二 级 天 然 锰 砂 滤 池对 Ｍｎ２＋ 有 吸 附 及 接 触 氧 化 作 用，从 而 使 锰 得 以 去除。
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ；４．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｈｕａｎｇｃｈｅｎｇ Ｃｉｔｙ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎｔ ｕｓｅｓ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｓ ｒａｗ ｗａｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｔａｉｎｓ ｉｒｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ，ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｈａｒｄｎｅｓｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｌｉｍｅ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ，ａｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎ－ ｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａ－ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｉｎ ｔｒｅａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｍｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓｆｏｒｄｒｉｎｋｉｎｇ ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ （ＧＢ５７４９－２００６）．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｌｉｍｅ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｓｏ ｔｈｅ ｒｅ－ ｓｉｄｕａｌ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｗｉｔｈ ＣａＣＯ３ ａｎｄ Ｍｇ（ＯＨ）２ ｓｅｄｉｍｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ｃａｕｓｅ ｗｈｉｔｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｂｏｉｌｅｄ ｗａｔｅｒ．Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ ｄｏｓｅｄ ｉｎ－ ｔｏ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｗｈｉｔｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｄｉｓａｐｐｅａｒｅｄ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｃａ－ ＣＯ３ａｎｄ Ｍｇ（ＯＨ）２ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｉｆ ｉｔ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｄｉ－ ｒｅｃｔｌｙ，ｉｔ ｍｉｇｈｔ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｐｉｐｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｌｌｕｔｅｄ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｗａｔｅｒ．Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ，ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎ ｆａｖｏｒ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｌｕｄｇｅ ｒｅｕｓｅ．
ＣａＣＯ３＋ ２ＨＣｌ＝ＣａＣｌ２＋ ＣＯ２＋ Ｈ２Ｏ Ｍｇ（ＯＨ）２＋ ２ＨＣｌ＝ＭｇＣｌ２＋ ２Ｈ２Ｏ ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２ 沉 淀 物 转 化 为 ＣａＣｌ２ 和 ＭｇＣｌ２ 溶解 性 物 质，该 水 煮 沸 后 没 有 沉 淀 物 薄 膜 产 生 。 ［３］ 由 此 可 见 ，在 处 理 高 硬 度 水 时 ，除 了 要 关 注 处 理 后的水质外，还要 关 注 用 户 用 水 时 是 否 会 出 现 异 常 现 象 ，并 加 以 研 究 和 处 理 ，真 正 做 到 “服 务 到 家 ”。 ３ 生 产 废 水 处 理 双城市净水厂二级滤池反冲洗废水中硬度含量 较低，回流到 原 水 管 道 重 复 利 用。 絮 凝 池 和 沉 淀 池 的排 泥 水 和 一 级 滤 池 反 冲 洗 废 水 中 ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀物浓度高，直接排放会 堵 塞 下 水 道 和 污 染 接 纳 水 体 ，对 这 部 分 水 进 行 生 产 废 水 处 理 ，其 处 理 工 艺 流 程 见 图 ２。
２ 出 水 煮 沸 水 中 白 色 沉 淀 物 的 应 对 水 厂 建 成 投 产 后 ，虽 然 出 水 水 质 达 到 了 《生 活 饮
用 水 卫 生 标 准 》的 要 求 ，但 发 现 出 厂 水 煮 沸 后 在 水 的
表面有白色沉淀物薄膜。研究认为出水煮沸后破坏
了水中的离子平 衡，导 致 水 中 剩 余 的 碳 酸 盐 硬 度 以 碳酸钙和氢氧化镁的形式析出。因此在滤后水中加 入少量盐酸，使 ｐＨ 由７．２降到 ６．８ 左右，产生如下 反应：
摘要 黑龙江双城市净水厂 原 水 取 用 地 下 水，其 含 有 铁、锰 和 高 硬 度，采 用 石 灰 软 化 法、曝 气 和 常规水处理工艺，处理后水中的铁、锰和硬度均达到《生活饮用水卫生标准》（ＧＢ ５７４９—２００６）。 但由 于采用石灰软化去除硬度，出水中残存的硬度 多 以 ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２ 沉 淀 物 形 式 存 在，致 煮 沸 水 中表面有白色沉淀物薄膜，因此采取 在 滤 后 水 中 加 入 少 量 盐 酸 的 方 法，使 煮 沸 水 中 不 再 出 现 白 色 沉 淀物薄膜。去除硬度的生产废水中含有高浓度的 ＣａＣＯ３ 和 Ｍｇ（ＯＨ）２ 沉淀物，直接排放会堵塞下水 道 和 污 染 接 纳 水 体 ，故 进 行 了 生 产 废 水 处 理 以 利 于 环 境 保 护 和 污 泥 回 收 利 用 。
水 在 网 格 絮 凝 池 中 的 絮 凝 时 间 为 １６ ｍｉｎ。 考虑到碳酸钙 沉 淀 易 产 生 堵 塞，故 采 用 较 大 的 斜管，外 接 圆 直 径 ５０ ｍｍ，斜 管 沉 淀 池 清 水 区 水 的 上升 流 速 取 为 １．８ ｍｍ／ｓ，池 底 采 用 链 条 式 刮 泥 机排泥。 一级 滤 池 采 用 石 英 砂 滤 料，粒 径 ０．６～１．２ ｍｍ，滤 层 厚 度 １．０ ｍ，滤 速 ７．３５ ｍ／ｈ，强 制 滤 速 ８．８１ｍ／ｈ，反 冲 洗 强 度 １４Ｌ／（ｓ·ｍ２），反 冲 洗 时 间 ７ ｍｉｎ。 考虑到在水的ｐＨ 为７．６条件下，水中的溶解氧
高硬度含铁含 锰 地 下 水 经 上 述 工 艺 处 理 后，出
水水质如表２，水的ｐＨ 在处理过程中由７．６下降到 ７．２，而 水 的 硬 度 和 铁 、锰 含 量 皆 降 至 《生 活 饮 用 水 卫 生 标 准 》要 求 的 限 值 以 下 ，处 理 效 果 良 好 。
表２ 出 厂 水 水 质
ｐＨ ７．２
给水排水 Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．４ ２０１５ １ ７
达到了《生活饮用 水 卫 生 标 准》的 要 求，获 良 好 处 理 效果。水厂投产 后，发 现 水 厂 出 水 在 煮 沸 后 水 面 有
白 色 沉 淀 物 漂 浮 ，因 此 对 出 水 进 行 了 加 酸 处 理 ，解 决 了白色沉淀物问题。该厂还对水厂的废水废渣进行
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；Ｌｉｍｅ ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ａｅｒａｔｉｏｎ；Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｉｒｏｎ；Ｍａｎ－ ｇａｎｅｓｅ；Ｈａｒｄｎｅｓｓ；Ｓｌｕｄｇｅ
东北地区松花江沿岸的地下水多含有过量的铁 和 锰 ，并 且 有 的 地 下 水 硬 度 甚 高 ，不 符 合 城 市 居 民 和 工业用水要 求，给 生 活 和 生 产 带 来 严 重 危 害。 黑 龙 江省双城市于２００８年建成１座规模为３万 ｍ３／ｄ的
铁／ｍｇ／Ｌ ０．０４～０．０６
锰／ｍｇ／Ｌ ０．０５～０．０７
硬 度／ｍｇ／Ｌ ３５０～３７０
上述处理工艺的机理如下： 地下水中的硬 度 是 碳 酸 盐 硬 度，存 在 形 式 以 为
Ｃａ（ＨＣＯ３）２ 和 Ｍｇ（ＨＣＯ３）２，投加石灰乳 Ｃａ（ＯＨ）２ 后其化学反应为 ： ［１］
Ｃａ（ＨＣＯ３）２＋ Ｃａ（ＯＨ）２＝２ＣａＣＯ３↓＋２Ｈ２Ｏ Ｍｇ（ＨＣＯ３）２＋ Ｃａ（ＯＨ）２＝ＣａＣＯ３↓＋ＭｇＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ ＭｇＣＯ３＋ Ｃａ（ＯＨ）２＝Ｍｇ（ＯＨ）２↓＋ ＣａＣＯ３↓
水厂。该水厂以 地 下 水 为 水 源，水 质 属 高 硬 度 含 铁 含锰地下水，其 水 处 理 工 艺 不 仅 要 求 去 除 水 中 的 铁 和锰，还要求 去 除 水 中 的 硬 度。 该 水 厂 采 用 石 灰 法 以及 曝 气、沉 淀、过 滤 等 处 理 方 法 和 工 艺，出 厂 水 质
１ ８ 给水排水 Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ．４ ２０１５
难以自然氧化水中二价锰，故于石英砂滤池后增设了
有除锰作用的天然锰砂滤池。二级滤池中的天然锰
砂滤 料 粒 径 ０．６～１．２ ｍｍ，滤 层 厚 度 １．０ ｍ，滤 速 ５．５ ｍ／ｈ，强制滤速６．３ｍ／ｈ，反 冲 洗 强 度 ２０Ｌ／（ｓ·ｍ２）， 反 冲 洗 时 间 ８ ｍｉｎ。