Проблемы удаления марганца
Looking at specifications for a project earlier that had very tight targets for iron and manganese (combined target of >0,06 мг/л), но пилотных данных, подтверждающих достижимость этих целей, не было. Участники торгов должны были гарантировать, что указанная система напорных фильтров с наполнителем Greensand Plus будет соответствовать этим ограничениям.
Когда возникли препятствия в обеспечении производительности системы (спроектированной инженером) без каких-либо предварительных испытаний, подтверждающих достижимость этого, инженер ответил, что на близлежащих заводах есть другие фильтры Greensand Plus, которые достигают этих уровней, поэтому не должно быть никаких проблем с гарантией производительности.
По сути, это означает, что эффективность процесса очистки одного источника воды следует ожидать от совершенно другого источника воды, без учета качества воды двух источников. В то время как железо относительно легко удалить, марганец — совсем другое дело. Хотя марганец может быть легко удалить из одного источника воды, его может быть очень трудно удалить из другого.
В главе 3 «Руководства по удалению железа и марганца, второе издание» AWWA сделаны следующие утверждения:
Окисление Fe и Mn: диоксид марганца (марганец в окисленной форме) образует гораздо более мелкие хлопья (чем гидроксид железа), иногда настолько мелкие, что фильтр с гранулированным материалом не удаляет их.
Органическое комплексообразование Fe и Mn. Операторы, испытывающие трудности с удалением Fe и Mn (особенно Mn), обнаружили некоторые общие факторы:
o Уровень органического углерода (ТОС) более 2 мг/л.
o Некоторый уровень аммиака или сероводорода в питательной воде.
Адсорбционные методы удаления: Марганец лучше всего удалять путем адсорбции на средах из диоксида марганца, таких как Greensand Plus или Pyrolusite.
Железо лучше всего удалять осаждением/фильтрацией, поскольку адсорбция железа ослепляет среду. Следовательно, когда присутствуют оба процесса, лучшим используемым процессом является комбинация окисления/фильтрации железа и адсорбции марганца.
В дополнение к последнему пункту, окисление марганца занимает гораздо больше времени, чем окисление железа: от секунд до минуты для железа и до 30 минут или дольше для марганца. Таким образом, в фильтрационной системе, где окислитель дозируется в подающий трубопровод к фильтрам, можно иметь достаточное время в трубопроводе и пространство в фильтрах над средой для окисления железа (несколько минут), обеспечивая при этом адсорбционное удаление марганца.
В отчете AWWA за декабрь 2021 года под названием «Оценка и оптимизация обработки марганца» объясняется, что форма и уровни марганца могут значительно различаться в зависимости от скважины.
Все методы удаления марганца, описанные в этой статье, основаны на сорбции фильтрующим материалом. Поэтому необходимо оптимизировать условия для механизма сорбции на средах с покрытием из оксида марганца, включая обеспечение наличия остатков свободных окислителей для обеспечения непрерывно регенерируемой адсорбционной поверхности. Уровень pH также влияет на кинетику реакции Mn, при этом pH выше 7,0 более благоприятно.
Как упоминалось выше, TOC, аммиак и H2S создают потребность в хлоре, что влияет на доступный хлор для окисления Fe и регенерации фильтрующего материала для адсорбции Mn. Поскольку реакция окисления железа протекает намного быстрее по сравнению с ТОС, обычно окисление железа происходит в присутствии ТОС, если железо не связано органически с ТОС. При наличии аммиака и H2S может потребоваться более высокая доза хлора, чтобы преодолеть потребность в этих соединениях и обеспечить достаточное окисление железа.
Хотя марганец не пытаются удалить путем окисления/фильтрации, все же необходим остаток свободного окислителя, чтобы поддерживать регенерацию среды из диоксида марганца, чтобы она адсорбировала марганец. Следовательно, вода с высоким содержанием хлора может повлиять на способность среды адсорбировать марганец. Если присутствует аммиак, хорошим вариантом может быть перманганат калия, а не хлор в качестве окислителя, поскольку он не вступает в реакцию с аммиаком.
Если железо и/или марганец образуют комплекс с органическими веществами, процесс окисления может существенно пострадать. Как минимум, потребуется более высокая доза окисления и более длительное время окисления, и если это сработает, все равно может возникнуть еще одна проблема с образованием побочных продуктов дезинфекции. Коагуляция может быть лучшим вариантом для удаления органически связанного марганца и, возможно, железа.
Итак, очевидно, что химия удаления железа и особенно марганца не проста, и нельзя предполагать, что если уровни Fe и Mn в одном источнике воды аналогичны уровням в другом источнике воды, то конкретная технология очистки будет одинаково работать для обоих. Другие составляющие воздействия источника воды на эффективность удаления должны быть приняты во внимание, и в идеале следует провести стендовые и/или пилотные испытания для подтверждения эффективности предлагаемого процесса очистки.
