[发明专利]锰砂过滤与纳滤组合处理高浓度锰及硫酸根水体的方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用锰砂过滤与纳滤组合处理含有高浓度锰及硫酸根水体工艺。

背景技术

我国的电解锰行业发达，在电解锰过程中会产生大量的废水和废渣，其中以锰离子为主的金属离子及以硫酸根为主的可溶性盐类含量非常高，如未妥善处理会对周边环境造成较大污染。当废水泄露或废渣处于露天环境经雨水冲刷后可能导致周边河流锰等金属离子及硫酸根浓度升高，同时矿区周边水体的矿化程度较高，水体中硬度较大，矿区附近的居民日常生活也受到影响，饮用水安全无法得到有效的保障。

目前的水处理方法难以有效地处理含多种高浓度离子的水体。采用常规絮凝沉淀过滤工艺时，锰等金属离子和硫酸根的去除效果均不佳。改变滤池滤料和降低滤速虽然能略微提高金属离子的去除率，但是对硫酸根的去除依然没有改善，且当锰等金属离子含量较高时，出水中的金属离子浓度无法达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。

目前去除锰离子的方法主要有氧化剂氧化法、生物法和接触氧化法。氧化剂氧化法需根据实时监测的水体离子含量，改变氧化剂投加量，需要专业技术人员参与。生物法培养期较长，受温度影响较大，管理比较复杂。接触氧化法操作维护简单，投资运行费用较低。但这些方法难以去除水中的硬度和硫酸根。对于硫酸根，目前主要的处理方法有化学沉淀法、冷冻法和膜法等。化学沉淀法中采用钡盐时容易给水体带来毒性，采用钙盐时去除率较低，且同样需根据水质条件改变药剂投加量。冷冻法操作复杂，投资和运行费用均较高。以上两种方法均只能去除硫酸根阴离子，对锰等金属阳离子无去除效果。纳滤膜对二价及以上的离子均有较好的截留效果，对于水体中的锰、钙、镁等金属离子和硫酸根都能部分去除，且运行费用较低，但对于部分锰矿区受污染程度较高的水体，锰含量过高，去除率有限，处理后锰金属离子浓度依然无法满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。

上述处理方法均无法同时去除水体中的锰等金属离子和硫酸根，可将锰离子去除方法与硫酸根去除方法相结合使用。但很多受废水或废渣污染的水体处于农村等偏远地区，居民饮用水取自周边水体后仅经过小型处理设备或未经处理，且当地无专业技术人员，需根据水体中离子浓度调整投药量的投药法，操作管理复杂的冷冻法和生物除锰法均不适用，且上述方法中除纳滤外均对钙镁离子无去除效果，若不采用纳滤法则还需增加去水体硬度的工艺。

发明内容

本发明的目的在于针对目前无法高效处理同时含高浓度锰、硬度和硫酸根及其他重金属离子水体的问题，提供一种将锰砂过滤与纳滤组合的方法，以达到同时去除水体中含量高的锰、硬度、硫酸根以及其他重金属离子，且操作简单，在无专业技术人员参与下可长期有效运行，保障饮用水安全的目的。

按照本发明的一个方面，提供了一种锰砂过滤与纳滤组合处理高浓度锰及硫酸根水体的方法，包括以下步骤：

(1)锰砂过滤：原水曝气后经锰砂过滤柱过滤，水体中锰离子在锰砂的催化作用下被水体中的溶解氧氧化形成水合二氧化锰，该水合二氧化锰在锰砂表面形成具有接触催化活性的锰质滤膜；该锰质滤膜吸附锰离子并催化其被水体中的溶解氧氧化的过程，生成新的锰质滤膜继续参与催化反应，使水体中的大部分锰离子被去除；水体中部分的镍、镉和铬离子被锰砂过滤柱吸附去除；

(2)纳滤：步骤(1)中锰砂过滤柱出水进入纳滤系统，保持纳滤系统进水压力不高于3.5MPa，并使纳滤系统的回收率不低于10％，使水体中的大部分的硫酸根、钙和镁离子以及残余的部分锰、镍、镉和铬离子被纳滤膜截留；

(3)第二次锰砂过滤：步骤(2)中纳滤出水曝气后经锰砂过滤柱过滤，水体中残余的锰离子在猛砂的催化作用下被水体中的溶解氧氧化形成水合二氧化锰，该水合二氧化锰在锰砂表面形成具有接触催化活性的锰质滤膜；该锰质滤膜吸附锰离子并催化其被水体中的溶解氧氧化的过程，生成新的滤膜继续参与催化反应，使残余的锰离子从水体中去除，水体中残余的镍、镉和铬离子被锰砂过滤柱吸附去除，得到出水。

优选地，步骤(2)所述纳滤系统进水压力为0.6MPa～3.0MPa。

优选地，步骤(2)所述的回收率为30％～95％。

优选地，步骤(1)和步骤(3)所述的锰砂过滤柱的滤料厚度为700mm～1300mm；

优选地，步骤(1)和步骤(3)所述的锰砂过滤的滤速为5m/h～12m/h。