反沖洗水的溶解氧(DO)濃度對除鐵錳過濾器的運行效果和濾料性能有顯著影響,具體作用機制與影響程度因過濾工藝(如催化氧化法或生物氧化法)而異。以下是詳細分析:
一、催化氧化法(如錳砂濾池)中的 DO 影響
1. 對鐵錳氧化效率的影響
DO 是氧化反應(yīng)的關(guān)鍵驅(qū)動力:
在催化氧化工藝中,錳砂濾料作為催化劑,通過吸附和催化作用將水中的 Fe2?、Mn2?氧化為 Fe3?、Mn??的固態(tài)沉淀物(如 Fe (OH)?、MnO?)。反應(yīng)式如下:鐵氧化:4Fe2? + O? + 10H?O → 4Fe(OH)?↓ + 8H?
錳氧化:2Mn2? + O? + 4OH? → 2MnO?↓ + 2H?O
DO 不足(如 DO<2 mg/L):氧化反應(yīng)速率顯著下降,濾料表面的 Fe2?、Mn2?無法完全氧化,導(dǎo)致反沖洗時殘留的低價離子被沖散,可能造成出水鐵錳短暫超標(biāo)或濾層內(nèi)形成 “黑錳泥”(未完全氧化的錳化合物)。
DO 充足(如 DO>5 mg/L):加速氧化反應(yīng),反沖洗水能有效清除濾料表面附著的鐵錳氧化物,保持濾料催化活性。
2. 對濾料再生的影響
DO 促進濾料表面更新:
反沖洗過程中,高 DO 水可沖刷掉濾料表面沉積的 Fe (OH)?和 MnO?,并通過氧化作用使錳砂表面的活性位點(如 MnO?催化基團)再生。若 DO 不足,濾料表面可能被惰性鐵錳氧化物覆蓋,導(dǎo)致催化效率下降,長期運行會使濾層阻力增加、除鐵錳能力衰退。
3. 對反沖效果的影響
DO 不足可能引發(fā)二次污染:
低 DO 反沖洗水可能將濾層中未完全氧化的 Fe2?、Mn2?重新帶入水體,尤其是在反沖后期流速降低時,這些離子可能隨反沖水滲透到濾層深處,造成濾料 “中毒”(活性位點被低價離子占據(jù))。
二、生物氧化法中的 DO 影響
1. 對微生物活性的影響
DO 是鐵錳氧化菌的生存條件:
生物法除鐵錳依賴鐵細菌、錳氧化菌等微生物的代謝活動,這類細菌多為好氧菌,適宜的 DO 濃度為2~5 mg/L。DO 過低(如 DO<1 mg/L):微生物呼吸作用受抑制,代謝速率下降,導(dǎo)致濾層內(nèi)鐵錳氧化效率降低,反沖洗時無法有效清除微生物代謝產(chǎn)物(如胞外聚合物 EPS),可能造成濾層堵塞。
DO 過高(如 DO>8 mg/L):可能對部分厭氧菌(如反硝化菌)產(chǎn)生抑制作用,破壞微生物群落平衡,間接影響鐵錳氧化效率。
2. 對生物膜結(jié)構(gòu)的影響
DO 影響生物膜分布與組成:低 DO 環(huán)境下,生物膜可能向濾層表層聚集(表層 DO 相對較高),導(dǎo)致濾層深層微生物活性不足,鐵錳去除不徹底。
高 DO 環(huán)境可促進生物膜向濾層深層生長,但過高的水流剪切力(反沖時)可能導(dǎo)致生物膜過度脫落,影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
3. 對反沖排泥的影響
DO 不足導(dǎo)致污泥黏性增加:
低 DO 條件下,微生物易產(chǎn)生大量黏性 EPS,使反沖洗時污泥絮體難以分散,導(dǎo)致反沖排水濁度升高、污泥滯留濾層,長期積累會降低過濾效率。