Influence of High Water Hardness on the Efficiency of Manganese Removal

W pracy omówiono wyniki badań w skali laboratoryjnej i technicznej w zakresie wpływu twardości wody na skuteczność jej odmanganiania na złożach utleniających. W skali modelowej określono wpływ twardości ogólnej w zakresie 300÷960 gCaCO3/m3 na usuwanie manganu w zakresie stężeń 1,7÷3,7 gMn/m3 przy prędkości filtracji około 5 m/h. Stwierdzono, że w badanym zakresie twardość ogólna, przy względnie niskiej zasadowości i pH=7,8 nie miała wpływu na efektywność usuwania manganu z wody. W badaniach w skali technicznej stwierdzono, że w wyniku napowietrzania wody o wysokiej twardości zmieniała się jej równowaga węglanowo-wapniowa, czego efektem było wytrącanie w złożu węglanu wapnia, blokujące powierzchnię złoża utleniającego, co powodowało całkowity zanik efektu odmanganiania wody. Wyeliminowanie tego zjawiska uzyskano w dwustopniowym układzie filtracji wody, w którym odżelazianie (poprzedzone napowietrzaniem) zachodziło w filtrach pierwszego stopnia, a mangan był skutecznie usuwany w złożu utleniającym.Laboratory and full-scale investigations were carried out using a physical model of a rapid filter and an activated filter bed, respectively. The influence of water hardness (300 to 960 gCaCO3/m3) and alkalinity (190 to 230 gCaCO3/m3) on the efficiency of manganese removal, at a manganese concentration ranging between 1.7 and 3.7 gMn/m3, was examined at the laboratory conditions. Full-scale experiments were performed at the Water Treatment Plant of Pępowo, with groundwater samples of a high iron and manganese content, a total hardness of 650 gCaCO3/m3, a maximum alkalinity of 420 gCaCO3/m3, and pH varying from 6.8 to 7.0. Laboratory investigations revealed that, in the tested range of manganese concentration, total hardness did not affect the efficiency of manganese removal at pH 7.8. Under full-scale conditions, involving two-stage filtration via oxidation filter beds, the carbohydrate-calcium equilibrium was disturbed due to the aeration of the high-hardness water under treatment. Calcium carbonate precipitated in the bed, thus clogging the surface of the oxidation filter bed. In the first year of operation, the removal of both manganese and iron was effective. Later, the manganese removal effect decreased continually and disappeared, and iron was detected in the treated water. To eliminate these adverse effect, a two-stage water filtration system was installed, where iron removal (following aeration) is achieved with a sand filter bed (first stage), and manganese is efficiently removed with the oxidation filter bed (second stage)