处理含锰水的方法技术

本发明专利技术涉及一种提供人类用水的水处理方法，以降低水中锰和其它可能金属的含量。所述方法包括如下步骤：将所述水通过至少一个至少由部分二氧化锰颗粒形成的过滤材料床层３，所述颗粒的有效密度在３．５～４．５之间，莫式硬度值大于６；需要时，将所述二氧化锰再生，所述再生过程机械法操作。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种水处理方法，更准确地说，本专利技术涉及通过脱除水中的锰和任选其它金属如二价铁来提供符合饮用标准的人类用水。除锰的原理是使其氧化并将形成的不溶性氧化物(MnO2，Mn2O3)留在过滤器内。一般不考虑氧气氧化法，需要另外加入强氧化剂达到足够的氧化还原电位势。本领域最常用的氧化剂是过锰酸盐。常规脱除水中锰的物理化学方法包括将包含在水中的锰用过锰酸钾、氯或臭氧进行化学氧化，然后将水通过一个颗粒材料例如砂进行过滤。后者几个月后将被二氧化锰沉淀物所包覆，形成所谓的天然“绿砂”。该“绿砂”也可通过预先在介质(可以是砂、酸性粘土、无烟煤、沸石、白云石材料等)表面沉积一层水合二氧化锰膜来制成。可认为二氧化锰起催化剂作用。此类方法的主要缺点是最初需要加入强氧化剂如过锰酸钾、游离氯或臭氧。值得注意的是，在某些困难情况下，先有技术建议直接使用二氧化锰颗粒作为过滤介质，而不用在最初加入氧化剂。但是，这种情况与其它情况类似，需要用强氧化化合物连续地或在系统停工后对过滤介质进行再生处理。值得注意的另一点是，采用此类方法，二氧化锰颗粒的尺寸相对较小，约0.3mm～0.7mm左右。这些二氧化锰颗粒在含砂过滤床层中使用，它们最初存在于过滤床层的表面，但由于它们的尺寸小，会逐渐与砂形成一个混合床，长期以后，很可能使处理过程的效率降低。本专利技术的目标具体是要克服先有技术的缺点和不足。更准确地说，本专利技术的目标是提出一种不添加强氧化剂而能有效除去水中所含锰的水处理物理化学方法。本专利技术的另一个目标是所提供的这种物理化学方法中使用的过滤材料不必进行化学再生过程，特别是使用氧化剂时的再生过程。本专利技术还有一个目标是提供一种过滤材料的损失很小或没有的水处理方法。本专利技术进一步的目标是所提供的这种水处理方法中使用一种例如直接从采矿场获得，使用前只需简单机械处理的过滤材料。本专利技术还有一个目标是所提供的这种水处理方法可应用于处理所溶解的锰含量是变动的、季节性变化的水。本专利技术还显示所提供的方法是经济且简单易行的。这些目标和其它将从下面的说明中显而易见的目标可以通过一种能特别降低水中的锰含量和任选降低铁含量的水处理方法达到，特点在于该方法包括如下步骤-将所述水通过至少一个至少由部分二氧化锰颗粒形成的过滤材料床层3，所述颗粒的有效密度在3.5～4.5之间，莫式硬度值大于6；-需要时，将所述二氧化锰再生，所述再生过程为机械法操作。因此，本专利技术的原理基于使用密度和硬度能截留锰的二氧化物颗粒，不用另加氧化剂，不用进行使用氧化化合物材料的化学再生过程。采用所述方法，可用所选特点和性能的二氧化锰来有效处理含锰水。与一般处理方法相反，无论是为了降低水中的锰含量还是将过滤材料再生，都不需要另加强氧化剂如过锰酸钾、游离氯或臭氧。按本专利技术所选过滤材料具有特定密度和硬度的特点，令其可以维持均匀、稳定的二氧化锰床层，与先有工艺的混合床不同。更准确地说，材料的莫式硬度值大于6能使材料保持初始粒径和初始吸附容量。因此，二氧化锰的损耗量可以忽略甚至为零，这样就得到一个特别好的结果，该材料可不作为损耗品。按照本申请人所选的二氧化锰的一个突出特点，它的作用是催化剂也是氧化剂，因此其作用模式是双重的。其催化作用原理与用锰化砂(绿砂)得到催化效果相同，该材料作为溶解在水中的锰的吸附介质。二氧化锰具有氧化作用，对要处理的水中所含溶解锰来说，起氧化剂作用。还应注意到的一点是，该二氧化锰对锰无选择性，也可氧化二价铁、砷和硒。Mn2+和Fe2+被MnO2氧化并沉积到过滤介质表面。氧化还原反应的全过程在材料表面发生，即固液界面处进行，通过溶解锰的氧化过程和固体二氧化锰的还原过程都会导致形成倍半氧化锰Mn2O3(固体)。这样产生的Mn2O3逐渐包覆材料颗粒。按照本专利技术的一个具体实施方案，所述过滤材料床层的所述再生步骤是周期进行的。可具体考虑要处理的水体积及其锰含量的季节性变化来确定二氧化物颗粒再生步骤的这种周期。按照另一实施方案，所述再生步骤也可在所述过滤材料床层达到预定的负载损耗时进行。通过连续监测或取样检测已处理水的残留锰含量可显示过滤材料的负载损耗，由此决定是否进行再生处理步骤。在两种情况下，再生步骤都可维持处理方法的效力，使已处理的水中残留锰含量较低。按照本专利技术的一个优选实施方案，所述再生步骤是通过用一个水流或气流如空气流简单洗涤来实施的。与总是须要用氧化化合物来再生过滤材料的先有技术相比，本解决方案确实特别有效和简单。按照本专利技术，不加再生试剂，通过洗涤进行再生的方法能够逐渐脱除所形成的包覆层，回复初始MnO2颗粒。所述洗涤步骤最好是相对所述过滤床层内要处理水的流动方向进行逆流操作。相对要处理的水流进行逆流再生能得到特别满意的结果。但是，采用洗涤流体的流动方向与水流方向相同的再生步骤无疑也可考虑。因此，按另一具体实施方案，所述洗涤是按所述过滤床层内要处理水的流动方向同向进行。优选所述过滤材料含至少70％(重)当量MnO2。最好二氧化锰颗粒的有效尺寸为0.8mm～1mm，均一性系数在1.3～2.5之间。重申定义，有效尺寸是指介质样品有10％(重)通过的筛孔尺寸，均一性系数是分别有60％和10％样品通过的筛孔尺寸之比。二氧化锰的粒径是按强制标准所规定的技术和原则进行筛分确定的。按照一个优选方案，所述二氧化锰颗粒与至少一种选自下述材料的其它材料联用-砂；-无烟煤-活性炭颗粒。按照一个优秀方案，处理方法包括一个二氧化锰预粉碎和筛分步骤，以便获得适合所期望过滤过程的颗粒尺寸。优选处理方法包括一个在过滤步骤的上游，用空气、氢氧化钠或石灰水处理来调节所述水pH值的附加步骤。按照一个具体方案，所述的包括将所述水通过至少一个过滤材料床层的步骤是在常压下进行的。按照另一具体方案，此步骤是在压力下进行的。采用常压操作的过滤器和压力操作过滤器都可实施本方法。在阅读下面的说明和两个通过例示而非限定性实施例给出的本专利技术优选实施方案及附图后，本专利技术的其它特点和优点明显可见-附图说明图1例示一个本专利技术的工业除锰单元-图2和图3示出用本专利技术方法得到的脱锰曲线。在图1所示的工业水处理单元示意图中，水经由管线1送到过滤器2，在本例中过滤器为敞口，即处在常压下，在其它方案中可以是任何其它类型。因此，要处理的水被送到并进入含70％(体积)二氧化锰(MnO2)颗粒和30％砂的过滤床层3。床层3所用的二氧化锰来自采矿场并通过简单粉碎和筛分(按ISO标准2591-1)获得，其有效尺寸为0.8mm～1mm，均一性系数在1.3～2.5之间。按照本专利技术，所用二氧化锰颗粒的密度在4左右，其莫式硬度值大于6。在如图1所示的敞口过滤操作的情况下，水在重力作用下流过过滤床层3，并在过滤器2的底部由出水管4收集已处理的水。在过滤过程的上游，需要时，经空气处理对水进行pH调节步骤。若要处理的水pH低于7.2时，要进行此调节步骤。为脱除过滤过程中床层3颗粒周围形成的Mn2O3包覆层并将MnO2颗粒恢复到它的初始状态，可以用气流、任选为空气进行简单机械洗涤。值得注意的一点是，按照本专利技术的一个特点，与先有技术不同，此再生步骤不需要氧化试剂。为将过滤材料再生，本单元包括一个洗涤过程用的空气过压单元8，与一个通向过滤器底部的管线9连接。按此方式，洗涤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能特别降低水中的锰含量和任选铁含量的水处理方法，其特点在于该方法包括如下步骤： －将所述水通过至少一个至少由部分二氧化锰颗粒形成的过滤材料床层（３），所述颗粒的有效密度在３．５～４．５之间，莫式硬度值大于６； －需要时，将所述二氧化锰再生，所述再生过程机械法操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F雷弗特，
申请(专利权)人：OTV股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]