Предизвикателства при отстраняване на манган
Looking at specifications for a project earlier that had very tight targets for iron and manganese (combined target of >0,06 mg/L), но нямаше пилотни данни, които да подкрепят, че тези цели са постижими. От участниците в търга се изискваше да гарантират, че тези граници ще бъдат изпълнени от определената филтърна система под налягане с среда Greensand Plus.
Когато имаше отпор при гарантиране на производителността на системата (която инженерът беше проектирал) без никакви предварителни тестове, за да покаже, че това е постижимо, отговорът на инженера беше, че има други филтри Greensand Plus в близките заводи, които постигат тези нива, така че не би трябвало да има проблеми с гарантирането на производителността.
По същество това означава, че изпълнението на процеса на пречистване на един водоизточник трябва да се очаква върху съвсем различен източник на вода, без да се взема предвид качеството на водата на двата източника. Докато желязото се отстранява сравнително лесно, манганът е съвсем различен. Докато манганът може лесно да се отстрани от един водоизточник, може да бъде много трудно да се отстрани от друг.
В глава 3 на AWWA „Наръчник за премахване на желязо и манган, второ издание“ се правят следните твърдения:
Окисляване на Fe и Mn: Мангановият диоксид (манганът в окислена форма) образува далеч по-фини флокули (от железния хидроксид), толкова фини на моменти, че филтърът за гранулирана среда няма да го отстрани.
Органично комплексообразуване на Fe и Mn: Операторите, изпитващи трудности при отстраняването на Fe и Mn (особено Mn), са открили някои общи фактори:
o Ниво на органичен въглерод (TOC) над 2 mg/L
o Известно ниво на амоняк или сероводород в захранващата вода
Методи за отстраняване чрез адсорбция: Манганът се отстранява най-добре чрез адсорбция върху среда с манганов диоксид като Greensand Plus или Pyrolusite.
Желязото се отстранява най-добре чрез утаяване/филтриране, тъй като адсорбцията на желязо заслепява средата. Следователно, когато са налице и двете, най-добрият използван процес е комбинация от окисление/филтриране на желязо и адсорбция на манган.
В допълнение към последната точка, окисляването на манган отнема много по-дълго време от желязото, където се гледа от секунди до минута за желязото и до 30 минути или повече за мангана. Следователно във филтърна система, където окислител се дозира в захранващия тръбопровод към филтрите, може да има достатъчно време в тръбопровода и пространство във филтрите над средата за окисление на желязото (няколко минути), като същевременно позволява адсорбционно отстраняване на мангана.
В Opflow на AWWA през декември 2021 г., озаглавен „Оценете и оптимизирайте лечението с манган“, се обяснява, че формата и нивата на манган могат да варират значително между кладенците.
Всички методи за отстраняване на манган, описани в тази статия, се основават на сорбция във филтърната среда. Следователно условията трябва да бъдат оптимизирани за сорбционния механизъм върху среда, покрита с манганов оксид, включително да се гарантира, че има свободен остатък от окислител, за да се осигури непрекъснато регенерирана адсорбционна повърхност. pH също влияе върху кинетиката на Mn реакцията с pH над 7,0 по-благоприятно.
Както бе споменато по-горе, TOC, амоняк и H2S създават търсене на хлор, което оказва влияние върху наличния хлор за окисляване на Fe и регенериране на филтърната среда за адсорбция на Mn. Тъй като реакцията на окисляване на желязото е много по-бърза в сравнение с TOC, обикновено се получава окисление на желязото в присъствието на TOC, стига желязото да не е органично свързано с TOC. Когато присъстват амоняк и H2S, може да се наложи по-висока доза хлор, за да се преодолее търсенето от тези съединения и да се осигури достатъчно окисление на желязото.
Докато човек не се опитва да отстрани мангана чрез окисление/филтриране, той все още се нуждае от свободен остатък от окислител, за да поддържа средата на мангановия диоксид регенерирана, така че да адсорбира мангана. Следователно, вода с високо търсене на хлор може да повлияе на способността на средата да адсорбира манган. Ако има амоняк, калиевият перманганат може да бъде добър вариант вместо хлор като окислител, тъй като той не реагира с амоняка.
Ако желязото и/или манганът са в комплекс с органични вещества, процесът на окисление може да бъде значително повлиян. Като минимум ще са необходими по-висока доза за окисляване и по-дълго време за окисление и ако това работи, все още може да се създаде друг проблем с образуването на странични продукти от дезинфекцията. Коагулацията може да бъде по-добър вариант за отстраняване на органично свързан манган и евентуално желязо.
Толкова ясно, че химията за отстраняване на желязо и особено на манган не е проста и не може да се предположи, че ако нивата на Fe и Mn в един водоизточник са подобни на друг водоизточник, че определена технология за пречистване ще работи еднакво и на двата. Други компоненти във водоизточника оказват влияние върху ефективността на отстраняването и трябва да бъдат взети под внимание и в идеалния случай трябва да се проведе стендово и/или пилотно изпитване, за да се потвърди ефективността на предложения процес на третиране.
