摘要：分析了地表水（水庫水）錳超標的原因、特點，對地表水除錳常用的化學藥劑氧化法和錳砂過濾(lv)(lv)法(fa)這兩大(da)類技(ji)(ji)術方(fang)法(fa)進行(xing)了(le)分析(xi)比(bi)較(jiao)，并就直接錳(meng)(meng)砂過濾(lv)(lv)法(fa)和(he)調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂過濾(lv)(lv)法(fa)兩種除(chu)錳(meng)(meng)技(ji)(ji)術方(fang)法(fa)進行(xing)了(le)對比(bi)，介紹(shao)了(le)莆田市二水(shui)廠采用調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂過濾(lv)(lv)法(fa)進行(xing)水(shui)庫(ku)水(shui)除(chu)錳(meng)(meng)的成功經驗。結果表(biao)明，調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂過濾(lv)(lv)法(fa)具有較(jiao)強的優勢。

1、地(di)表(biao)水(shui)（水(shui)庫(ku)水(shui)）錳超標的原因、特點

地下水、地表水錳超標的同時都有鐵超標，且都為低價形式存在，只是由于地表水和空氣有接觸，增加了水中的氧含量，而低價鐵易于被氧化，被氧化后的三價鐵會形成沉淀物，故在地表水中，鐵一般會隨著被氧化和水的流動自然沉淀；而地表水（水庫水）中的低價錳，大多是以絡合物的形態存在的，由于其穩定性較強，不易被自然氧化，水庫水的流動性差決定了這類水體的氧含量比其他地表水都要低，沉積在庫底的錳在缺氧環境下也溶解釋放出Mn²⁺，所以地表水（水庫(ku)(ku)水）中大多表現為錳超(chao)標，而(er)鐵一般不超(chao)標。同時，水庫(ku)(ku)水力分層現象引起底(di)部水體缺氧；底(di)部水體缺氧，有機(ji)物厭(yan)氧分解，產生有機(ji)酸、甲烷(wan)等中間產物使pH值下(xia)降。

莆田(tian)市二(er)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠的源(yuan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)經渾水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)專管取(qu)自東(dong)圳水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)正常蓄(xu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)位時，取(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)口處(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)深在20-30m，是在水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)深層、近(jin)底(di)層取(qu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。近(jin)幾(ji)年來，進廠原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)pH值保持(chi)在6.2-6.8；且每(mei)到(dao)5月~10月，均(jun)出現了錳(meng)超標(biao)和(he)溶解氧(yang)偏低(di)的情況(kuang)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質問(wen)題日(ri)益突(tu)出。由于(yu)錳(meng)在地(di)(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中存在形態的不(bu)同(tong)和(he)兩種水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質不(bu)同(tong)，地(di)(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)（水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）和(he)地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)在錳(meng)超標(biao)的處(chu)理(li)方法(fa)上(shang)又有一(yi)定(ding)區別，地(di)(di)表水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)（水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）錳(meng)超標(biao)的處(chu)理(li)，相比地(di)(di)下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)除錳(meng)，在工藝和(he)材料的選擇(ze)上(shang)要更(geng)復雜(za)和(he)要求更(geng)高，相對(dui)投入(ru)也較(jiao)高。

2、地表水（水庫水）錳超標的處理方法分析

2.1 化學藥劑氧(yang)化法(fa)

技術特點：這類方法包括投加二氧(yang)化氯氧(yang)化法和(he)高(gao)(gao)錳(meng)酸鉀氧(yang)化法兩種(zhong)，其共同的(de)(de)技術特點是(shi)投加強氧(yang)化性的(de)(de)化學藥劑，將水(shui)中的(de)(de)溶解態的(de)(de)低價(jia)錳(meng)氧(yang)化成(cheng)高(gao)(gao)價(jia)錳(meng)的(de)(de)不(bu)溶態化合(he)物(wu)，然(ran)后進一步通過濾(lv)料濾(lv)除，從而達到除錳(meng)的(de)(de)功效(xiao)。

2.1.1 化(hua)學藥劑氧化(hua)法的除錳反應(ying)式

二氧化(hua)氯氧化(hua)法的反(fan)應式：

5Mn²⁺+2ClO₂+6H₂O=5MnO₂↓+12H⁺+2HCl^-（1）

高錳酸鉀氧化法的(de)反應式：

3Mn²⁺+2KMnO₄+2H₂O=5MnO₂↓+2K⁺+4H⁺（2）

2.1.2 化(hua)(hua)學藥劑氧(yang)化(hua)(hua)法應用中存(cun)在的技術難點(dian)

（1）強氧化劑投加(jia)量難以控制

由(you)于(yu)源(yuan)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)除(chu)了(le)低(di)價(jia)錳(meng)(meng)之(zhi)外，還存(cun)在(zai)著其(qi)它的(de)(de)(de)還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)，這類(lei)(lei)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)要同(tong)時消耗化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)，使(shi)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)消耗量(liang)(liang)大于(yu)理(li)論消耗量(liang)(liang)。在(zai)源(yuan)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)可(ke)以分(fen)為(wei)(wei)(wei)如(ru)下(xia)兩類(lei)(lei)：還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性強(qiang)于(yu)低(di)價(jia)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)R-S，還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性弱(ruo)于(yu)低(di)價(jia)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)R-V，因為(wei)(wei)(wei)這兩類(lei)(lei)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)在(zai)源(yuan)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)與低(di)價(jia)錳(meng)(meng)爭奪投(tou)放的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)，特別是(shi)(shi)R-S，還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性強(qiang)，比低(di)價(jia)錳(meng)(meng)優先與化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)反應(ying)。大大影響化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法的(de)(de)(de)除(chu)錳(meng)(meng)效(xiao)果，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)消耗量(liang)(liang)。另外，更為(wei)(wei)(wei)重要的(de)(de)(de)是(shi)(shi)，源(yuan)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)錳(meng)(meng)含量(liang)(liang)由(you)于(yu)受(shou)周圍環境(jing)影響時刻在(zai)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)成分(fen)也非常復(fu)雜，要想(xiang)將(jiang)其(qi)納(na)入水(shui)(shui)廠的(de)(de)(de)實時檢測，則設(she)備種類(lei)(lei)復(fu)雜數量(liang)(liang)龐大，幾乎是(shi)(shi)不(bu)可(ke)能的(de)(de)(de)。源(yuan)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)還原(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)性物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)，以及(ji)這類(lei)(lei)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)與低(di)價(jia)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)比例的(de)(de)(de)不(bu)確(que)定性成為(wei)(wei)(wei)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法的(de)(de)(de)控制難(nan)點，往往是(shi)(shi)投(tou)加(jia)(jia)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)藥(yao)劑(ji)(ji)(ji)不(bu)多就少，投(tou)加(jia)(jia)量(liang)(liang)小，造成濾后水(shui)(shui)錳(meng)(meng)超標。投(tou)入量(liang)(liang)過高，強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)殘留(liu)會(hui)影響出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)（下(xia)述）。

（2）出水水質(zhi)難以(yi)控(kong)制(zhi)

二氧(yang)化(hua)氯氧(yang)化(hua)法由于前述技術難點，量(liang)不(bu)足(zu)時，除錳不(bu)達標(biao)，在實(shi)際使(shi)用中，往(wang)往(wang)是投加(jia)過量(liang)，則出廠水(shui)余氯和氯衍生物過量(liang)，影響水(shui)質。

高錳酸鉀氧化法有上述控(kong)制難點，還(huan)存在實際使用中，處理后的水色度(du)較(jiao)高，除(chu)錳過后不(bu)得不(bu)再(zai)專門降低色度(du)，需要(yao)再(zai)投加粉末活性炭，才能使色度(du)達標(biao)。

（3）投加點難以選(xuan)定(ding)

這(zhe)類問題主要出現在已(yi)建好水廠(chang)的除錳(meng)改造中(zhong)。由于化(hua)(hua)學藥劑除錳(meng)反應需要一定的時(shi)(shi)間(jian)：投加(jia)(jia)點(dian)(dian)太(tai)近接觸(chu)氧化(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)不夠；投加(jia)(jia)點(dian)(dian)太(tai)遠(yuan)反應時(shi)(shi)過(guo)長(chang)，錳(meng)又(you)會被還原(yuan)而影響除錳(meng)效果(guo)。若在水廠(chang)內投加(jia)(jia)，接觸(chu)氧化(hua)(hua)時(shi)(shi)間(jian)不夠，不但沒(mei)有除錳(meng)效果(guo)，甚至(zhi)造成濾后水錳(meng)含量高于源水；若在廠(chang)區外投加(jia)(jia)，需再征地建設(she)投藥間(jian)，且要多次實(shi)驗確定投加(jia)(jia)點(dian)(dian)，并(bing)配備投加(jia)(jia)人員，也增(zeng)加(jia)(jia)了管(guan)理難度。

2.2 錳砂過濾(lv)法

技(ji)術特點：這類方(fang)法(fa)是源水錳(meng)在(zai)錳(meng)砂(sha)濾(lv)料(liao)（有覆合錳(meng)砂(sha)和天然錳(meng)砂(sha)兩種）表(biao)面的錳(meng)質活性濾(lv)膜的催化作用下，二價(jia)錳(meng)被水中(zhong)的溶解氧氧化為四(si)價(jia)錳(meng)，并(bing)吸附在(zai)濾(lv)料(liao)表(biao)面，從水中(zhong)除去。按是否調(diao)(diao)高pH值分直接過濾(lv)法(fa)和調(diao)(diao)pH值過濾(lv)法(fa)。

2.2.1 錳(meng)砂直接過濾(lv)法由于除錳(meng)所需的時(shi)間較長，很難(nan)在(zai)過濾(lv)環節中根除。即使采取了(le)曝氣(qi)、降(jiang)低濾(lv)速等措施(shi)來延長反(fan)應時(shi)間，除錳(meng)效果也不理想，而且增設曝氣(qi)工(gong)藝難(nan)度大(da)，降(jiang)低濾(lv)速又限(xian)制了(le)水廠的生產能力。

錳砂直接過濾法的除(chu)錳反(fan)應式：

Mn²⁺+MnO₂·xH₂O=MnO₂·MnO·(x-1)H₂O+2H⁺（3）

2MnO₂·MnO·(x-1)H₂O+O₂+2H₂O=4MnO₂·xH₂O（4）

2.2.2 調(diao)pH值錳砂(sha)過濾法(fa)除錳過程無(wu)需增設曝(pu)氣工藝和(he)降低濾速，只要(yao)根據源水錳含量適當(dang)提節pH值，經過除錳濾池，就能達到(dao)要(yao)求的(de)出水水質，除錳完全，水質穩定(ding)，運(yun)行可(ke)靠。調(diao)高pH值后錳砂(sha)過濾法(fa)的(de)除錳反應式：

2Mn²⁺+(x-1)O₂+4OH^-=2MnO_x·zH₂O+2(1-z)H₂O

3、莆(pu)田(tian)市(shi)二水(shui)廠除錳的成功(gong)改造

莆(pu)田市(shi)水(shui)務投資集團有限公司(si)二(er)水(shui)廠根據源水(shui)錳(meng)(meng)含量超標的不穩定性、pH值(zhi)和溶解氧偏低的特點(dian)，先后就化學(xue)藥劑、曝氣后錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)過濾(lv)和調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)過濾(lv)等方(fang)法(fa)(fa)做了(le)大量的實驗，確(que)立了(le)調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)過濾(lv)法(fa)(fa)的除(chu)(chu)(chu)錳(meng)(meng)方(fang)案。在(zai)水(shui)廠除(chu)(chu)(chu)錳(meng)(meng)改(gai)造中(zhong)，首先將原有使用壽命到期的石英砂(sha)(sha)濾(lv)料(liao)分別(bie)更換成覆合錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)和天然錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)，通過在(zai)斜管沉淀池入口處投加食用片堿適當提高pH值(zhi)后，兩種錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)濾(lv)料(liao)都能(neng)達到很好的除(chu)(chu)(chu)錳(meng)(meng)效果。經(jing)過一(yi)年多的生產運行結果表(biao)(biao)明：調pH值(zhi)錳(meng)(meng)砂(sha)(sha)過濾(lv)法(fa)(fa)能(neng)夠適應于地表(biao)(biao)水(shui)（水(shui)庫水(shui)）除(chu)(chu)(chu)錳(meng)(meng)。除(chu)(chu)(chu)錳(meng)(meng)效果見(jian)表(biao)(biao)1：

表(biao)1 調pH值錳(meng)砂過濾法除錳(meng)效(xiao)果(guo)表(biao) 錳(meng)含量（mg/L） 

序號	取樣點	9月21日	9月26日	9月30日	10月6日	10月15日	10月18日	10月23日
1	進廠源水	0.315	0.407	0.437	0.532	0.652	0.430	0.141
2	濾前水	0.272	0.430	0.472	0.485	0.654	0.402	0.151
3	濾后水1	<0.002	0.070	0.010	0.017	0.008	0.011	0.043
4	濾后水2	0.021	0.072	0.042	0.029	0.007	0.022	0.076
5	出廠水	0.011	0.033	0.017	0.021	0.016	0.018	0.051

 注：濾后(hou)水(shui)1為(wei)覆合錳砂(sha)過濾，濾后(hou)水(shui)2為(wei)天然錳砂(sha)過濾。

調pH值錳砂過濾(lv)法在地表(biao)水（水庫水）除(chu)錳中的優(you)勢(shi)：

（1）除錳(meng)范圍較廣且效果穩定。源水(shui)錳(meng)含量變化(hua)不(bu)定時，無需濾前加投強氧化(hua)劑，只要適當調節(jie)pH值，也能保證(zheng)濾后水(shui)錳(meng)含量達標。

（2）除(chu)錳能力不(bu)受溶解氧含量多少的(de)限制。無需采取曝(pu)氣措施(shi)或增設曝(pu)氣工(gong)藝，即使源水中溶解氧很低（2mg/L左右）時，也毫(hao)不(bu)影響除(chu)錳效果。

（3）除(chu)(chu)錳效(xiao)果顯(xian)著，無需降低濾速(su)，也不影響水廠的生產能力(li)，具有和石英砂相近(jin)的去除(chu)(chu)渾(hun)濁度和懸浮物(wu)的能力(li)。

（4）根據原水錳含量和pH值，適當調節食用片堿的投加(jia)量，既保障了出廠(chang)水pH值在(zai)6.8-7.1范(fan)圍內，又為錳砂(sha)除(chu)錳創造條件，一物(wu)兩用，使濾后水水質更穩定(ding)，無(wu)其它附(fu)產物(wu)。

（5）選用覆(fu)合錳砂和天然錳砂進(jin)行(xing)除錳。粒(li)徑(jing)、容重等技(ji)術指標同石英砂基本一(yi)致，在改造中(zhong)無(wu)需改建(jian)反(fan)沖(chong)洗系統。

（6）整個除錳工藝改造過程僅(jin)在廠區內進行即可(ke)，無需再(zai)征地建設(she)庫(ku)房。

4、結束(shu)語(yu)

采用調pH值錳(meng)砂過濾法進行除(chu)(chu)錳(meng)，各個濾池達(da)到了預期的除(chu)(chu)錳(meng)效果，且對源(yuan)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)錳(meng)的去(qu)除(chu)(chu)范圍較(jiao)廣(guang)，出廠(chang)(chang)(chang)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質穩定，運行可(ke)靠，操作(zuo)簡便。特別在源(yuan)水(shui)(shui)(shui)錳(meng)含(han)量變化不(bu)定的水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)和原有水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)除(chu)(chu)錳(meng)改(gai)造工程中(zhong)值得推廣(guang)。