Mangāna noņemšanas problēmas
Looking at specifications for a project earlier that had very tight targets for iron and manganese (combined target of >0,06 mg/l), taču nebija izmēģinājuma datu, kas apstiprinātu, ka šie mērķi bija sasniedzami. Pretendentiem bija jāgarantē, ka norādītā spiediena filtru sistēma ar Greensand Plus materiālu atbilst šiem ierobežojumiem.
Kad sistēmas veiktspējas garantēšanā (ko bija izstrādājis inženieris) tika veikta atgrūšanās bez iepriekšējas pārbaudes, lai pierādītu, ka tas ir sasniedzams, inženiera atbilde bija tāda, ka tuvumā esošajās rūpnīcās ir citi Greensand Plus filtri, kas sasniedz šo līmeni, tāpēc nevajadzētu rasties problēmām ar veiktspējas garantiju.
Būtībā tas nozīmē, ka viena ūdens avota attīrīšanas procesa veiktspēja ir paredzama pilnīgi cita avota ūdenī, neņemot vērā abu avotu ūdens kvalitāti. Lai gan dzelzi ir salīdzinoši viegli noņemt, mangāns ir pilnīgi atšķirīgs. Lai gan mangānu var būt viegli noņemt no viena ūdens avota, to var būt ļoti grūti noņemt no cita.
AWWA “Dzelzs un mangāna noņemšanas rokasgrāmatas otrā izdevuma” 3. nodaļā ir sniegti šādi apgalvojumi:
Fe un Mn oksidēšana: mangāna dioksīds (mangāns oksidētā veidā) veido daudz smalkāku floku (nekā dzelzs hidroksīds), kas dažkārt ir tik smalks, ka granulēts vides filtrs to neizņem.
Fe un Mn organiskā kompleksēšana: operatori, kuriem ir grūtības noņemt Fe un Mn (īpaši Mn), ir atklājuši dažus izplatītus faktorus:
o Organiskā oglekļa (TOC) līmenis virs 2 mg/l
o Neliels amonjaka vai sērūdeņraža līmenis padeves ūdenī
Adsorbcijas noņemšanas metodes: Mangānu vislabāk var noņemt, adsorbējot uz mangāna dioksīda vides, piemēram, Greensand Plus vai Pyrolusite.
Dzelzi vislabāk var noņemt, nogulsnējot/filtrējot, jo dzelzs adsorbcija padara vidi aklu. Tāpēc, ja ir abi, vislabāk izmantotais process ir dzelzs oksidācijas/filtrēšanas un mangāna adsorbcijas kombinācija.
Turklāt mangāna oksidēšana prasa daudz ilgāku laiku nekā dzelzs, kur dzelzs oksidēšana notiek no sekundēm līdz minūtei un mangānam līdz pat 30 minūtēm vai ilgāk. Tāpēc filtru sistēmā, kur oksidants tiek dozēts padeves cauruļvados uz filtriem, var būt pietiekami daudz laika cauruļvadā un filtros virs vides dzelzs oksidēšanai (dažas minūtes), vienlaikus ļaujot adsorbēt mangānu.
AWWA Opflow 2021. gada decembrī ar nosaukumu "Mangāna apstrādes novērtēšana un optimizēšana" paskaidro, ka mangāna forma un līmeņi dažādās akās var ievērojami atšķirties.
Visas šajā rakstā aprakstītās mangāna noņemšanas metodes ir balstītas uz sorbciju filtra vidē. Tāpēc apstākļi ir jāoptimizē sorbcijas mehānismam uz barotnēm, kas pārklātas ar mangāna oksīdu, tostarp jānodrošina brīvs oksidētājs, lai nodrošinātu nepārtraukti reģenerētu adsorbcijas virsmu. PH ietekmē arī Mn reakcijas kinētiku ar pH virs 7,0 labvēlīgāku.
Kā minēts iepriekš, TOC, amonjaks un H2S rada hlora pieprasījumu, kas ietekmē hlora daudzumu, kas pieejams, lai oksidētu Fe un reģenerētu filtra materiālu Mn adsorbcijai. Tā kā dzelzs oksidācijas reakcija ir daudz ātrāka salīdzinājumā ar TOC, parasti dzelzs oksidēšanās notiek TOC klātbūtnē, ja vien dzelzs nav organiski saistīts ar TOC. Ja ir amonjaks un H2S, var būt nepieciešama lielāka hlora deva, lai pārvarētu pieprasījumu pēc šiem savienojumiem un nodrošinātu pietiekamu dzelzs oksidāciju.
Lai gan mangānu nemēģina noņemt ar oksidēšanu/filtrēšanu, joprojām ir nepieciešams brīvs oksidanta atlikums, lai saglabātu mangāna dioksīda barotnes reģenerāciju, lai tā adsorbētu mangānu. Tāpēc ūdens ar augstu hlora pieprasījumu var ietekmēt barotnes spēju adsorbēt mangānu. Ja ir amonjaks, kālija permanganāts var būt labs risinājums, nevis hlors kā oksidētājs, jo tas nereaģē ar amonjaku.
Ja dzelzs un/vai mangāns ir kompleksā ar organiskām vielām, oksidācijas process var tikt būtiski ietekmēts. Vismaz būs nepieciešama lielāka oksidācijas deva un ilgāks oksidācijas laiks, un, ja tas darbojas, joprojām var rasties vēl viena problēma ar dezinfekcijas blakusproduktu veidošanos. Koagulācija var būt labāks risinājums organiski saistītā mangāna un, iespējams, arī dzelzs noņemšanai.
Skaidrs, ka dzelzs un jo īpaši mangāna atdalīšanas ķīmija nav vienkārša, un nevar pieņemt, ja Fe un Mn līmenis vienā ūdens avotā ir līdzīgs citam ūdens avotam, ka konkrēta attīrīšanas tehnoloģija darbosies vienādi abos. Citas sastāvdaļas ūdens avota ietekmes noņemšanas veiktspējā, un tās ir jāņem vērā, un ideālā gadījumā būtu jāveic stenda un/vai izmēģinājuma testēšana, lai apstiprinātu ierosinātā attīrīšanas procesa efektivitāti.
