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无烟煤滤料在生物除铁除锰水厂中的应用
随着生物除铁除锰技术优越性的凸现，在含铁含锰地区越多的新建水厂采用了生物除铁除锰技术。铁锰氧化细菌是该技术的核心，而作为载体的滤料的性能则至关重要。锰砂滤料吸附容量大，曾是传统除铁除锰滤池的滤料,但其机械强度低,比重大,价格高,石英砂滤料虽吸附强度不及锰砂,但机械强度高,比重和价格适中,已被广泛地应用在生物除铁除锰水厂,无烟煤的孔隙率高,比重小,价格低廉,从物理性质上分析完全可以作为铁锰氧化细菌的载体,其较高的孔隙率,可以提高滤层内的生物量,比重小可以节省反冲洗的耗水量和耗电量,特别是对于大型的铁锰含量较高的水厂,价格低廉更是突出的优势.2004年佳木斯江北水厂进行设计,日产水量200000m3/d,是目前我国乃至世界Z大的生物除铁除锰水厂,其水厂水源水中铁含量极高,锰含量适中(总铁14~18mg/L,锰0.5~1.0 mg/L).鉴于无烟煤滤料的特点,该水厂生物除铁除锰滤料池采用了无烟煤滤料,笔者详细介绍了佳木斯江北生物除铁除锰水厂无烟煤滤料池的调试与运行研究.
1 水厂概述
1.1水厂规模与水源水质
水厂规模20万m3/d,滤池分建于两座净化间,每座净化间设滤池12个,双排布置,单池平面尺寸为10.6m X 6m.此地下水富含铁、锰,其总铁含量为14~18mg/L;锰含量为0.5~1.0 mg/L,属于罕见的高铁高锰地下水.
1.2设计特色
鉴于该水厂的特殊水质,在设计中采用了粗粒径深层无烟煤滤料,几种常见滤料与无烟煤的比较,从表中可见无烟煤其质轻、表面粗糙、化学稳定性强,更适宜做生物滤池滤料.其理由是:①粗粒、孔隙率大的滤层可使锰氧化菌微生物群系和Fe2+ Mn2+离子随原水深入到滤层更深处,发挥全滤层的除锰能力和“含污”能力;②生物除铁、除锰滤层的特点是随着运行时间的延续,水质越来越好,不存在水质周期,粗粒无烟煤滤料,孔隙率大,避免了表面层的过快堵塞,延缓了全层阻力的增大,也就延长了反冲洗周期;③无烟煤质轻、比重小,可以减少反冲洗强度;④管理简单方便,在施工中滤料筛分、装填均较其他滤料简便，打打缩短了工期，减轻了施工人员的劳动强度。无烟煤滤层的这些特点，无论对滤层生物培养期还是滤池的长期稳定运行都是难得的有利条件。
2滤池的接种、培养与运行
2.1微生物接种
2005年12月28日和2006年1月21日先后将经过培养和扩增的铁锰氧化细菌浓缩液接种于1#-6#和7#-12#滤池内。
2.2滤池的运行
微生物在滤料上附着必须经历两个阶段，一阶段就是微生物通过一个厚水层到达滤料附近；第二阶段就是通过表面的一层水化膜到达滤料表面。为了让微生物尽早地在滤料上固定下来，在调试初始阶段就必须注意一下两个环节：（1）低滤速；（2）弱反冲洗强度。低滤速是为了避免微生物随着水流穿透滤池而流失，弱反冲洗为了降低水力剪切力和滤料之间的摩擦以减少滤料表面还未固定的微生物的损失。在这两个前提下，笔者把每个滤池滤速控制在2m/h，反冲洗周期60h，反冲洗强度12L/(m2.s)。每日取进、出水进行水质分析。当滤后水中锰的质量浓度达到饮水标准0.1mg/L后稳定运行数日再缓慢提高滤速，继续运行，尽管原水铁含量平均高达14mg/L,远远优于国家饮用水水质要求（0.3g/L）而且此后运行稳定，7#-12#滤池在接种后26d也实现了出水中铁的质量浓度<0.15mg/L并运行稳定。
1#-2#滤池成熟过程中进、出水锰质量浓度变化，1#-6#滤池在接种后180d实现了出水中锰的质量浓度<0.1mg/L,并运行稳定，7#-12#滤池也在接种后165d实现了出水中锰的质量浓度<0.1mg/L,并运行稳定。
3结论
粗粒径深层无烟煤滤层，明显增加了滤层的微生物总量和除铁除锰能力，实现了高铁高锰地下水的快速启动。
质轻的无烟煤滤料，减少了反冲洗强度，延长了反冲洗周期，实现了生物除铁除锰水厂的经济运行。
通过生产时间，进行了无烟煤滤料在生物除铁除锰水厂滤料的研究与应用，以无烟煤滤料作为生物除铁除锰滤池的滤料，在滤池接种后，通过对运行参数的优化调控，实现高铁高锰地下水的除铁除锰。与石英砂，锰砂等滤料相比，采用无烟煤滤料明显加快了生物滤池的成熟，大大缩短了生物除铁除锰滤池的成熟期，对于高铁高锰地下水，无烟煤滤料更适宜作为生物除铁除锰滤池的滤料。
无烟煤滤料在过滤过程中所起作用的好坏，直接影响着滤过的水质，故对此滤料的选择必须达到以下几点要求： 1、机械强度高，破碎率和磨损率之和不应大于3％（按重量计）。 2、化学性能稳定，不含有毒有害物质。在一般酸性、碱性、中性水中均不溶解。我厂产品经ZG水处理滤料监督检测ZX测定：盐酸可溶率为0.98％（部颁标准为3.5）在各类水源中均可达到良好的净化效果。 3、粒径级配合理，比表面积好。产品外观呈球状而有棱角，光泽度好，经机械振动三次筛分，级配符合有关技术指标。 4、粒径范围小于指定下限粒径按重量计不大于3%，大于指定上限粒径按重量计不大于2%。 滤料填充注意事项和操作要求 1、滤料在填充前必须将滤池（滤器）内部清扫干净。 2、要均匀地铺设每层滤料，当达到标定厚度时，必须耙平滤料。 3、滤料长期运行，会有磨损。如操作不当会有“跑料”发生。为此需定期检查滤料状况，如有亏料情况，需及时补充。如滤料运行时间过长，出水水质长期不清，或滤层发生乱层，则需更换或重新级配滤料。
