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技術Q&A

濾料-除鐵

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錳砂成份為何?淨水處理中的主要作用是什麼?

    錳砂一般是使用藥劑燒煉在石英砂表面以氧化去除水中含鐵、錳成分,且亦有部份過濾懸浮固體物(S.S)之效果。一般使用於地下水或含鐵錳成分較高水源前處理之壓力式過濾桶系統。優點是使用壓力式過濾方式,較傳統式曝氣沉澱池佔地面積小、處理流速快且效果佳、價格經濟,但需於入口處加入次氯酸鈉以增加去除之效果。

如何去除水中的鐵和錳?

    水中含有過量的鐵和錳,不宜用於生活飲用和工業生產,這種水質大都是地下水源。去除水中鐵的方法是由曝氣、氧化反應和過濾三部份組成。
  水的PH值對二價鐵的氧化反應速度影響很大,曝氣充氧去除部分CO2,PH可提高到7.0以上,才能獲得二價鐵良好的氧化反應和三價鐵的絮擬沈澱,再經過濾後去除。如水中含有溶解性硅酸,這樣水中的SiO(OH)離子會強烈。

除鐵錳砂過濾原理為何?

除鐵錳砂利用其氧化原理,用以去除水中的鐵份,錳離子。

錳砂與除鐵砂之差異?

若單純做濾材售價,成本大致上無太大差異。

若以運轉成本做比較,除鐵砂在工作流程時皆需要活化,因此前段還需設置加藥組。

若以功能性做比較,錳砂能過濾的功率較除鐵砂低。

綜合來說,錳砂的初期設置成本較低,但除鐵效果沒有除鐵砂強;反之除鐵砂的初期設置成本高,但過濾效果較強。

除鐵錳槽的設計目的為何?

除鐵錳槽的設計是為了去除原水中的鐵錳離子,尤其是地下水為水源的系統,常有過量的鐵錳離子存在,將對後面的離子交換樹脂與 RO 膜造成傷害,導致產水效能降低,需要將其去除後才可供應給下游使用。

除鐵錳砂功能?

能吸附溶解在水中的鐵份與錳離子,可用於去除水中溶鐵及硫化氫(H2S)等物質。它利用氧化的原理使溶鐵、錳產生顆粒沉澱後濾除,再藉反洗將這些顆粒排放掉,所以系統必須設定反洗定期排放。錳砂必須定期使用過錳酸鉀(KMnO4)加以再生,否則一段時間即失去其氧化能力。

DMI 65除鐵砂濾料的充填步驟為何?

1.過濾器內填入DMI-65除鐵砂

  a.建議濾床深度至少維持在600(MM)毫米,700(MM)毫米或以上。

  b.至少要預留濾槽內部40%或更多的空間以便反洗用途。

2. 在濾槽中加滿水及添加( 12.5 % )次氯酸鈉溶液於水中攪拌混合(建議每每立方米的DMI - 65 加入10公升(L)次氯酸鈉。 請參照DMI-65計算公式添加

3. 浸泡至少需30分鐘(時間越長越好)。

4. 浸泡後開始進行反沖洗,並同時注入次氯酸鈉藥剂。(建議LV30至LV35(M)米/小時的反洗流率)。確保餘氯水濃度為1 ppm左右。反沖洗直到錳含量下降到低於0.3 ppm或反沖洗水變得清晰透明。

5.確保反洗流率,是足夠沖掉濾床中的過濾介質,並使極微小的雜質可完全從濾床中移除的。(在初始反沖洗階段,雜質將被濾除且反沖洗水中的顏色將會變暗、汙濁)。在反沖洗的後階段,水將逐漸變成清晰透明,每次反沖洗時間將會有所不同,但介於2O至40分鐘內。讓錳濃度下降至低於0.3(mg)毫克/(L)升所花費的時間也會有所不同。20至40分鐘後檢查錳的濃度(mg)毫克/(L)升,如果仍然是過高,繼續反沖洗,每30分鐘再檢查一次,直到錳濃度下降至低於0.3(mg)毫克/(L)升。

工作(服務)模式

6.當錳的濃度已下降到低於0 .3ppm在(反沖洗模式 )和反沖洗水變得清晰透明,把過濾系統設定為工作(服務)模式。

7.當開始啟動工作(服務)模式的流程,須在同一時間內不斷注入鈉,次氯酸鈉(氯氣),減少氯氣的水平,直到餘氯達到0.1至0.3 ppm(請注意,工作(服務)模式流速比沖洗速率慢。

8.當過濾的水已達到錳0.03mg /升的水平,請檢查餘氯水平和減少餘氯水平在0.1至0.3 ppm之間的。

9. 當餘氯水平達到0.1至0.3ppm,並保持穩定,DMI– 65已準備好在正常的運作中,持續使用。

使用DMI-65除鐵砂的水處理過濾如何設計?

DMI65除鐵砂的過濾特點

      DMI65除鐵砂的易於使用,可提升傳統過濾系統應用的靈活性。 DMI 65 只需替代一般濾料,就可透過現有的系統進行催化氧化,達到去除鐵及錳過濾功能 .
使用DMI65除鐵過濾器的操作程序,如同砂濾過濾器:

過濾模式/反洗模式/正洗模式
      正常在水通過過濾器橫截面積時,水流量會因壓力而下降,這和流動率有關, 水溫24 ºC時,一般計算公式:  Q = v x A

Q = 流量(立方米/每小時) ,v = 速度(立方米/每小時) , A = 面積(平方米)

1) 過濾模式
      過濾設備的壓降情況取決於濾床深度和水的流量。

      以下的圖表是顯示,當濾床深度是1米(M),依據線性圖計算,水流量在7 m/Hr時,壓降值為10 KPa
【圖KPa】

 

      選用過濾器的大小(濾床深度) ,應考量鐵錳的含量及系統的流量、水處理規模,水質及其他因素來選擇適當的過濾器.

      應用在大型飲用水處理系統上,濾床深度的考量很重要,建議選擇最高深度和水流速約是5M/Hr,在任何情況下不得超過10M/Hr,這樣可增大去除鐵錳的效果,減少反洗次數,降低用電量,因為平均壓降是處於較低狀況,一旦過濾器出了問題時,仍有較高的流速通過其它的過濾器。
      上限流量速度至30米(M)/小時,應運用在過濾水較小濾床的深度,太大的流量將在過濾水裡殘留鐵和錳。
2 )反沖洗模式
      在進行反沖洗之前,過濾器的總壓降數建議不超過100kPA。DMI 65過濾介質的顆粒是多孔的。越大的壓力下降時,滤料就會產生較大的壓密作用。當壓降增加了50kPA即可設定反洗。

      反沖洗過濾器的水流速是有限於80(M)/小時。這是如同為普通砂過濾所建議的。雖然這是可以使用沒有過濾的水進行沖洗,一般這不是一個好主意,除非水是和系統成立與沖洗操作模式相對的清潔, 並加上過濾及反沖洗。
      在較慢的反沖洗流程里,速度較長的反沖洗時間是必要的。在一般的反沖洗速度應是過濾速度的兩倍。
      反沖洗的時間取决於採用玻璃對放電沖洗線或其他某種方式來觀察,當反沖洗後,是令人滿意的清潔程度。反沖洗時間可有所不同,從幾分鐘至15分鐘。
3 )正沖洗模式
      這種模式是依據反沖洗方式來消除污染物的固體在進入過濾器之前將之濾出,濾床是壓縮回和運作正常。這種模式是沒有必要實施在所有水處理系統的。

      沖洗時間應在30秒於小濾床的深度和1分鐘或多一點為上限的濾床深度。

      很明顯在開始正常的過濾操作中,可通過檢查過濾水存在污染的情況來决定冲洗所需要的時間。

DMI-65除鐵砂的特性與傳統的去鐵標準工藝有何不同?

為了符合“世界飲用水標準”,鐵可由不同的水處理方式去除,但昂貴的化學藥品,勞工成本,能源和操作成本及維修費用等,這些傳統的去鐵標準工藝已被視為舊的技術,除錳更是困難及昂貴。

DMI-65除鐵砂是目前世界上最先進的氧化觸媒濾材,具有非常高的除鐵(Fe)和錳(Mn)能力,也有去除其他元素功能--擁有獨特的多孔性構造,使氧化表面積增加,加快除鐵與錳的速度。是去除鐵-錳成本最低及最有效的方法,正確的使用方法, DMI-65更換壽命至少有5~8年。

如何使用氧化法去除水中的錳?

      錳之氣曝氧化需要pH值9以上效果才佳,如沒有攪拌之空氣氧化,更需要pH值10.2以上,否則甚難去除。二價錳與四價錳同樣對氧化反應有觸媒作用。

一、加氯氧化法

      二價鐵可以加氯或漂白粉處理,其特點除較氧氣有較強氧化能力外,在低pH值亦能迅速氧化反應,氯對錳亦有氧化作用,但需要提高pH值至9以上,氧化1mg/l之錳需氯量約5~10mg/l,且氧化反應相當緩慢,故一般都與接觸過濾法併用。

二、過錳酸鉀氧化法

      過錳酸鉀為強氧化劑,其袪除錳之氧化反應如:3Mn+2+2KMnO4+2H2O®5MnO2+2K++4H+。

      理論上氧化1mg/lMn+2之過錳酸鉀需要量為1.92mg/l,但因氧化反應過程中產生MnO2亦會繼續產生氧化反應,故實際實用量可較理論需要用量少。

*注意: 氧化法去除錳時,若原水二氧化矽之含量大於40~50mg/l,會影響膠羽的生成,而使混凝沉澱或過濾單元效果不佳。

如何使用氧化法去除水中的鐵?

一、鐵曝氣氧化法

      水中不含二氧化碳時之氫碳酸鐵可溶解到31mg/l(以Fe計),如提高pH使成為氫氧化亞鐵時可溶解到數mg/l之量。但氧化為氫氧化鐵時則減少到0.01mg/l以下,其反應式大致如:2Fe(HCO3)+ O2+H2O®2Fe(OH)3+4CO2­。

      理論上氧1mg/l可以氧化二價鐵7mg/l,但因氧化反應速度甚慢,故需要與大量空氣接觸或提高pH等以增加反應速度,氧化後原水須經過沈澱、過濾處理。

      水中二價鐵用氣曝處理時,最大因素為pH值,鐵之氧曝氧化時,其pH值至少應調節到6.5以上,如要縮短處理時間,增加效果,更需提高pH值。一般地下水多含有二氧化碳,由於氣曝可袪除二氧化碳,因此pH值升高,效果良好。且二價鐵與三價鐵接觸時,可生氧化觸媒作用增加反應速度,因此氧曝時採用焦煤式氧曝法效果較佳,但此法對有機酸鐵並不發生作用。快濾池中,濾砂上面仍有大量空間,可以壓縮機打入空氣先進行氣曝作用後,再進行過濾。

二、加氯氧化法

      二價鐵可以加氯或漂白粉處理,其特點除較氧氣有較強氧化能力外,在低pH值亦能迅速氧化反應,如2Fe+2+Cl2+6H2O®2Fe(OH)3+2Cl-+6H+及2Fe++HClO+5H2O®2Fe(OH)3+5H++Cl-。理論上,氧化1mg/l之二價鐵需氯量約0.64mg/l,但是一般用水處理含有數mg/l之二價鐵時,為使接近pH7.0之原水能瞬間完成氧化反應,則以1:1之比例添加需氯量。

三、過錳酸鉀氧化法

      過錳酸鉀為強氧化劑,其袪除鐵之氧化反應如:3Fe+2+KMnO4+7H2O®3Fe(OH)3+MnO2+K++5H+。

      理論上氧化1mg/lFe+2之過錳酸鉀需要量為0.94mg/l,但因氧化反應過程中產生MnO2亦會繼續產生氧化反應,故實際實用量可較理論需要用量少。

*注意: 氧化法去除鐵時,若原水二氧化矽之含量大於40~50mg/l,會影響膠羽的生成,而使混凝沉澱或過濾單元效果不佳。

如何判別水中含鐵錳?

水中的鐵、錳含量,一般在0.3ppm以內。鐵、錳在水中容易沈殿,產生混濁之黃褐色、紅水或黑水現象。

常見的鐵、錳之去除方法有那些?

常見的去除鐵、錳方法有氧化法、電解法、離子交換法及混凝沈澱過濾法。氧化法又分為曝氣法、加氯氧化法及高錳酸鉀氧化法。

亦可設計過濾系統設備,利用錳砂、除鐵砂…. 等濾料去除鐵、錳。