[发明专利]一种改性沸石除锰滤料的制备及快速启动方法

权利要求书

1.一种改性沸石除锰滤料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

A.沸石用纯水洗净、沥水、烘干；

B.称取上述沸石，加入质量分数为0.5-2％(优选1％)的NaOH溶液，并在室温下震荡接触24h，然后用纯水清洗至pH为中性，之后沥水、烘干；

C.向上述得到的沸石中加入质量分数为2-6％(优选4％)的MnCl₂·4H₂O溶液，并在室温下震荡接触24h，然后沥水、烘干；

D.向上述得到的沸石中加入质量分数为1-5％(优选2％)的KMnO₄溶液，并在室温下震荡接触12h，然后沥水、烘干，即得到改性沸石除锰滤料。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述的沸石的粒径范围为0.8mm～1.5mm，不均匀系数为1.4～1.6；步骤B中，沸石与NaOH溶液的质量/体积为1kg/L；步骤C中，沸石与MnCl₂·4H₂O溶液的质量/体积为2kg/L；步骤D中，沸石与KMnO₄溶液的质量/体积为2kg/L；烘干温度均为100～110℃(优先105℃)，烘干时间不少于4h。

3.按照权利要求1-2任一项所述的方法制备得到的改性沸石除锰滤料。

4.一种改性沸石除锰滤料用于的接触氧化除锰滤池时的快速启动方法，其特征在于：所述的改性沸石除锰滤料是按照权利要求1-2任一项所述的方法制备得到的改性沸石除锰滤料；

所述的快速启动方法是先后依次通过吸附耦合催化氧化除锰、高锰酸钾强化氧化除锰、接触氧化除锰或接触氧化除锰与高锰酸钾强化氧化除锰的交替进行而实现的，具体如下：

(1)先进行吸附耦合催化氧化除锰，所述的吸附耦合催化氧化除锰是在滤池中进行，充分曝气的原水进入滤池，采用过滤和反冲洗的周期性操作，直至滤池的出水锰浓度升高至0.1mg/L时，结束吸附耦合催化氧化除锰，并进入到高锰酸钾强化氧化除锰；

所述的滤池的构造同常规接触氧化除锰滤池，滤料层厚度为700～1000mm，滤料层下方设置承托层和配水系统，所不同的是采用本发明提供的改性沸石除锰滤料作为滤料，粒径范围为0.8mm～1.5mm，不均匀系数为1.4～1.6，滤速5～8m/h，过滤时间24h；反冲洗强度为10～12L/(s.m²)，反冲洗时间3～5min；

所述的吸附耦合催化氧化除锰的操作方法为：原水在原水箱内充分曝气，然后充分曝气的原水以一定滤速经滤料层过滤，原水中的二价锰在改性沸石除锰滤料的吸附作用下不断被滤料层截留，此外，改性沸石除锰滤料本身具有一定的催化除锰作用，可以将部分吸附的二价锰进一步氧化为高价锰氧化物，并在滤料表面逐渐形成具有催化除锰能力的锰质活性滤膜，在改性沸石除锰滤料的吸附耦合催化氧化作用下，滤池运行的初期就能获得锰达标的出水。由于锰质活性滤膜的形成是一个缓慢的过程，随着滤料层的吸附容量逐渐被耗尽，出水锰浓度将逐渐增加，当出水锰浓度升高至0.1mg/L时，停止过滤过程，结束吸附耦合催化氧化除锰，并进入到高锰酸钾强化氧化除锰；

(2)在进行步骤(1)之后进行高锰酸钾强化氧化除锰，所述的高锰酸钾强化氧化除锰是滤池停止过滤后，在由步骤(1)所述的滤池，及循环水箱和循环泵所组成的循环系统中，让高锰酸钾溶液从步骤(1)的滤料层上向下循环过滤一段时间而实现的，具体操作方法为：

a.根据下式计算所需的高锰酸钾投量：

W₁＝1.149nSVt,

其中，

W₁-第一次进行高锰酸钾强化氧化除锰所需的高锰酸钾投量，g；第一次指的是整体总的第一次进行高锰酸钾强化氧化；

n-原水中二价锰的平均浓度，mg/L；

S-滤池的过滤面积，m²；

V-滤速，m/h；

t-第一次进行高锰酸钾强化氧化除锰前，滤池的累计过滤时间，h；

b.根据步骤a的计算结果定量称取第一次进行高锰酸钾强化氧化除锰所需的高锰酸钾W₁，并用纯水配制成质量分数为1％的KMnO₄溶液；

c.将KMnO₄溶液加入循环水箱，然后启动循环泵,使高锰酸钾溶液从步骤(1)所述的滤池上方加入，并以3m/h的滤速经过滤料层从上向下过滤，过滤后的出水返回循环水箱后，再次被循环泵送入滤池进行循环过滤，循环过滤过程中高锰酸钾对滤料层中所吸附的二价锰进行强化氧化，所产生的高价锰氧化物被截留在滤料层中，直至循环过滤时间达到4～6h，即可完成高锰酸钾强化氧化除锰，然后进入接触氧化除锰阶段；

(3)所述的接触氧化除锰是在步骤(2)处理后的滤池中进行的，向步骤(2)处理后的滤池中通入充分曝气的原水，原水中的二价锰在滤料表面所形成的锰质活性滤膜的催化作用下被水中的溶解氧氧化，使滤池出水的锰浓度低于0.1mg/L，并在滤料表面进一步形成新的锰质活性滤膜，加速除锰滤池的启动过程，若滤池出水锰浓度长期保持低于0.1mg/L且达60天以上，则表明已经完成了接触氧化除锰滤池的启动；

(4)若步骤(3)运行一段时间后，出水锰浓度再次升高至0.1mg/L，则重复步骤(2)的高锰酸钾强化氧化除锰及步骤(3)的接触氧化除锰的操作，直到接触氧化除锰的滤池出水的锰浓度持续低于0.1mg/L且达60天以上，则完成接触氧化除锰滤池的快速启动；

所述的重复步骤(2)的高锰酸钾强化氧化除锰的操作方法，除了所需的高锰酸钾投量计算方法不同外，其他与步骤(2)所述的高锰酸钾强化氧化除锰的操作方法完全相同；

第二次及以后进行的高锰酸钾强化氧化除锰所需的高锰酸钾投量根据下式计算：

W_m＝0.8^m-1W_m-1(m≥2)其中，所述的m指的是整体总的第m次进行高锰酸钾强化氧化；

W_m-第m次(m≥2)高锰酸钾强化氧化除锰所需的高锰酸钾投量，g。