Удаление марганца из воды - современные методы

Удаление марганца из воды производят:

увеличением окислительно-восстановит. потенциала среды — применением сильных окислителей без корректирования значения рН воды;
повышением значения рН воды при недостаточном окислительно-восстановит. потенциале в случае использования слабых окислителей;
совместным применением сильного окислителя и повышением значения рН воды.

Эти методы основаны на окислении присутствующего в воде иона двухвалентного марганца до трех- и четырехвалентных, образущих гидроксиды, растворимость к-рых при рН > 7 меньше 0,01 мг/л. Окисление происходит с помощью перманганата калия, озона, хлора и его производных, кислорода воздуха.

Кроме того, удаление марганца из воды возможно ионным обменом (Н- или Na-катионированием), известково-содовым методом, фильтрованием воды через загрузку из марганцевого цеолита, биохим. методами. Для перехода двухвалентного марганца в оксид марганца должен поддерживаться определ. окислительно-восстановит. потенциал, значение к-рого зависит от требуемой в данном конкретном случае концентрации остаточного марганца и рН среды. У.и.в.м. методом глубокой аэрации с последующим фильтрованием происходит т.о.: первоначально в вакуумно-эжекц. аппарате из воды извлекается диоксид углерода (рН повышается до 8— 8,5), затем вода насыщается кислородом воздуха — диспергируется и фильтруется через зернистую загрузку.

Технологич. установка состоит из скорых осветлит, фильтров, над уровнем воды к-рых размещены напорные вакуумно-эжекц. аппараты. Метод применим при окисляемости исходной воды до 9,5 мг Ог/л. Эта технология позволяет успешно обеспечивать де-манганацию, обезжелезивание и дегазацию воды. Необходимое условие данного метода — присутствие в ней двухвалентного железа, к-рое при окислении раствор, кислородом образует гидроксид железа, адсорбирующий на поверхности двухвалентный марганец и каталитически влияющий на его окисление. Процесс успешно протекает при рН аэриров. воды ниже 8,5. При отсутствии железа в воде необходимо добавлять в воду железный купорос — один из самых дешевых реагентов.

Удаление марганца из подземных вод с высоким значением рН может осуществляться в водоносном пласте. При введении в подземный поток воды, содержащей раствор, кислород, окислением двухвалентных железа и марганца достигается их соосаждение и задержание в порах водовмещающих пород. Этот метод целесообразно использовать при содержании марганца в подземной воде до I мг/л.

Наиболее эффективным и технологически простым методом удаления марганца из вод поверхностных и подземных источников на очистных комплексах любой пропускной способности при любом качестве исходной воды является обработка их перманганатом калия. На удаление 1 мг Мп расходуется 1,88 мг КМп04. В результате применения перманганата калия образуется дисперс. осадок оксида марганца МnО2, к-рый, имея большую уд. поверхность до 300 м /г, является эффективным сорбентом. Обработка воды перманганатом калия снижает привкусы и запахи вследствие частичной сорбции органич. соединений мелкодисперсным хлопьевидным осадком гидроксида марганца. Перманганат калия дает возможность удалить из воды как марганец, так и железо, независимо от их форм.

В водах с повышенным содержанием органич. в-в перманганат калия как сильный окислитель позволяет разрушить комплексы (устойчивые органич. соединения) с дальнейшим окислением ионов двухвалентных марганца и железа и коагуляцией продуктов окисления. Недостаток метода фильтрования аэриров. воды через загрузку, обработ. оксидами марганца, — постепенное измельчение частиц, образующих покрытие зерен загрузки, и проскок их в фильтрат. Др. недостаток деманганации фильтрованием через "черный песок" — значит, расход перманганата калия. Существует метод деманганации воды фильтрованием через модифициров. загрузку, к-рая приготовляется последоват. пропуском снизу вверх через кварцевый песок растворов железного купороса и перманганата калия, что дает экономию последнего. Для закрепления образующейся из гидроксида железа и оксида марганца пленки на зернах фильтрующей загрузки последнюю дополнительно обрабатывают тринатрийфосфатом или сульфитом натрия. Обрабатываемая вода фильтруется сверху вниз со скоростью 8— 10 м/ч.

Скорость окисления ионов двухвалентного марганца хлором, озоном, диоксидом хлора зависит от значения рН среды. Хлор — сильный окислитель, однако эффект окисления им марганца может быть достаточно полным при рН - 8...8,5, что требует подщелачивания воды. На окисление 1 мг Мn в Мn + требуется 1,3 мг хлора. Окисление двухвалентного марганца озоном или оксидом четырехвалентного хлора при рН - 6,5...7,5 завершается в течение 10—15 мин, при этом расход озона составляет 1,45, а оксида четырехвалентного хлора — 1,35 мг на 1 кг двухвалентного марганца.

Удаление двухвалентных марганца и железа из воды методом ионного обмена осуществляется ее фильтрованием через катионитовую загрузку Na- или Н-катионирования в ходе умягчения воды. Метод целесообразно применять при одноврем. глубоком умягчении воды и освобождении ее от двухвалентных железа и марганца.

Биохим. метод удаления марганца заключается в высевании на зернах загрузки фильтра марганецпотребляющих бактерий и последующем фильтровании обрабатываемой воды. Бактерии поглощают марганец, а отмирая, образуют на зернах песка пористую массу, содержащую большое кол-во оксида марганца — катализатора окисления двухвалентного марганца. Фильтры полностью удаляют из воды марганец при скорости фильтрования до 22 м/ч. Возможно удаление марганца на биофильтрах.

К безреагентным методам очистки воды от марганца относят: глубокую аэрацию с последующей обработкой во взвеш. слое или тонкослойным отстаиванием и фильтрованием, при этом двухвалентный марганец сорбируется на свежеобразов. гидроксиде железа; деманганацию в подземных слоях с подачей в пласт окисл. воды или воздуха (технич. кислорода).