除鐵錳過(guò)濾器

一、工作原理

1. 氧化反應(yīng)原理

• 鐵離子氧化：水中的二價(jià)鐵離子（）在有氧條件下，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子（）。這一過(guò)程可以自然發(fā)生，也可以通過(guò)曝氣等方式加速。反應(yīng)式為。生成的氫氧化鐵（）是一種難溶性沉淀物，為后續(xù)的過(guò)濾去除提供了基礎(chǔ)。

• 錳離子氧化：二價(jià)錳離子（）的氧化相對(duì)復(fù)雜。在合適的條件下，如存在催化劑（部分濾料可充當(dāng)）、足夠的溶解氧和合適的 pH 值時(shí)，二價(jià)錳離子會(huì)被氧化為四價(jià)錳離子（），反應(yīng)式為，形成二氧化錳（）沉淀。這些沉淀物質(zhì)是除鐵錳過(guò)濾器主要的去除對(duì)象。

2. 過(guò)濾原理

• 氧化反應(yīng)后產(chǎn)生的鐵錳沉淀物需要通過(guò)過(guò)濾從水中分離。除鐵錳過(guò)濾器內(nèi)部裝有濾料，如石英砂、無(wú)煙煤和錳砂等。這些濾料有一定的孔隙結(jié)構(gòu)，當(dāng)含有沉淀物的水通過(guò)濾料層時(shí)，沉淀物被攔截在濾料表面和孔隙內(nèi)，而凈化后的水則透過(guò)濾料層流出。錳砂是一種比較特殊的濾料，它本身含有二氧化錳，在過(guò)濾過(guò)程中不僅起到物理過(guò)濾的作用，還能催化氧化水中的鐵錳離子，加速氧化反應(yīng)。

二、結(jié)構(gòu)組成

1. 罐體部分

• 在罐體內(nèi)，底部通常有支撐結(jié)構(gòu)來(lái)承載濾料。布水系統(tǒng)位于罐體頂部，主要作用是將進(jìn)水均勻地分布在濾料層的表面。常見(jiàn)的布水方式有穿孔管布水和噴頭布水。穿孔管布水是在布水管道上開(kāi)有許多小孔，使水通過(guò)小孔均勻地灑在濾料層上；噴頭布水則是通過(guò)噴頭將水噴射成均勻的水霧狀，保證水均勻地進(jìn)入濾料層進(jìn)行過(guò)濾。

• 集水系統(tǒng)位于罐體底部，主要由多孔板和濾帽組成。多孔板上有大量均勻分布的小孔，過(guò)濾后的水通過(guò)這些小孔匯集到集水系統(tǒng)的出水管道。濾帽安裝在多孔板的小孔上，其作用是防止濾料顆粒流失，同時(shí)保證水能夠順利地通過(guò)，確保出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

• 罐體材質(zhì)主要有碳鋼、不銹鋼和玻璃鋼。碳鋼罐體成本較低，但需要進(jìn)行防腐處理，如涂漆或襯膠，以防止被水腐蝕。不銹鋼罐體（如 304 或 316 不銹鋼）具有良好的耐腐蝕性和較高的強(qiáng)度，適用于對(duì)水質(zhì)要求較高或者水中含有腐蝕性物質(zhì)的場(chǎng)合。玻璃鋼罐體質(zhì)輕、耐腐蝕，并且具有良好的絕緣性，適合在小型設(shè)備或者對(duì)設(shè)備重量有要求的場(chǎng)合使用。

• 罐體形狀一般為圓柱形，兩端為橢圓形或球形封頭。罐體上設(shè)有進(jìn)水口、出水口、反沖洗進(jìn)水口、反沖洗排水口、人孔和窺視孔等接口。進(jìn)水口和出水口用于正常過(guò)濾時(shí)水的進(jìn)出；反沖洗進(jìn)水口和排水口用于定期反沖洗操作，以清除濾料表面吸附的鐵錳沉淀物；人孔方便操作人員進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行檢查、維修和更換濾料；窺視孔用于觀察過(guò)濾過(guò)程和濾料的狀態(tài)。

• 罐體材質(zhì)與特點(diǎn)：

• 內(nèi)部支撐與布水、集水系統(tǒng)：

2. 濾料層部分

• 濾料裝填從罐底開(kāi)始，先鋪設(shè)一層石英砂作為承托層，厚度約為 100 - 200mm，防止濾料泄漏。然后按照設(shè)計(jì)要求裝填錳砂和無(wú)煙煤等濾料，濾料層總厚度通常在 800 - 1500mm 之間。裝填過(guò)程中要保證濾料均勻分布，避免出現(xiàn)局部空缺或堆積過(guò)密的情況，否則會(huì)影響過(guò)濾效果。

• 錳砂：是除鐵錳過(guò)濾器的核心濾料。它是一種天然礦石，主要成分是二氧化錳（）。錳砂的比表面積大，孔隙率高，對(duì)鐵錳離子有良好的吸附和催化氧化作用。錳砂的粒徑一般在 0.5 - 2.0mm 之間，不同粒徑的錳砂可以分層裝填，以提高過(guò)濾效果。

• 石英砂：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，硬度高，耐磨損。它主要作為輔助濾料，增強(qiáng)過(guò)濾層的穩(wěn)定性和過(guò)濾效果。石英砂的粒徑通常在 0.4 - 1.2mm 之間。

• 無(wú)煙煤：具有良好的吸附性能和孔隙結(jié)構(gòu)，能夠吸附水中的部分雜質(zhì)，并且可以和錳砂、石英砂配合使用，優(yōu)化濾層結(jié)構(gòu)，提高過(guò)濾效率。無(wú)煙煤的粒徑一般在 1.0 - 2.5mm 之間。

• 濾料種類與特性：

• 濾料裝填方式與厚度：

3. 曝氣系統(tǒng)（部分設(shè)備具備）

• 通過(guò)控制曝氣時(shí)間、曝氣強(qiáng)度等參數(shù)，可以調(diào)節(jié)水中的溶解氧含量，以適應(yīng)不同水質(zhì)和處理要求。例如，當(dāng)處理高濃度鐵錳離子的水時(shí)，需要適當(dāng)增加曝氣強(qiáng)度和時(shí)間，確保鐵錳離子能夠充分氧化。

• 在一些除鐵錳過(guò)濾器中，需要曝氣系統(tǒng)來(lái)增加水中的溶解氧，促進(jìn)鐵錳離子的氧化反應(yīng)。曝氣方式主要有鼓風(fēng)曝氣和射流曝氣。鼓風(fēng)曝氣是通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)將空氣輸送到水中，使空氣與水充分接觸；射流曝氣則是利用高速水流的噴射作用將空氣帶入水中。曝氣設(shè)備還包括曝氣頭、曝氣管道等，這些部件用于將空氣均勻地分布在水中。

• 曝氣方式與設(shè)備組成：

• 曝氣參數(shù)控制與作用：

三、性能特點(diǎn)

1. 高效的鐵錳去除性能

• 除鐵錳過(guò)濾器能夠有效去除水中的鐵和錳離子，使出水的鐵含量可降低到 0.3mg/L 以下，錳含量可降低到 0.1mg/L 以下，滿足生活飲用水和大多數(shù)工業(yè)用水對(duì)鐵錳含量的要求。這對(duì)于改善水質(zhì)的感官性狀（如顏色、透明度）和防止鐵錳沉淀在管道及設(shè)備中結(jié)垢具有重要意義。

2. 穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)

• 設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，只要定期進(jìn)行反沖洗和維護(hù)，就能夠保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。濾料的使用壽命較長(zhǎng)，在正常運(yùn)行條件下，錳砂等濾料可以使用 3 - 5 年，這大大減少了設(shè)備的更換頻率和運(yùn)行成本。同時(shí)，穩(wěn)定的運(yùn)行也保證了出水水質(zhì)的持續(xù)穩(wěn)定，減少了因水質(zhì)波動(dòng)對(duì)后續(xù)用水環(huán)節(jié)的影響。

3. 操作簡(jiǎn)單方便

• 除鐵錳過(guò)濾器的操作和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的技術(shù)和專業(yè)人員。反沖洗操作可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間、壓力差或者流量等參數(shù)自動(dòng)進(jìn)行，也可以手動(dòng)控制。并且通過(guò)窺視孔可以方便地觀察濾料的狀態(tài)和過(guò)濾過(guò)程，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理。這種簡(jiǎn)單的操作方式降低了設(shè)備的使用門檻和維護(hù)成本。

4. 良好的適應(yīng)性

• 可以根據(jù)不同的水質(zhì)條件和處理要求，通過(guò)調(diào)整濾料種類、曝氣參數(shù)等方式進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于不同濃度的鐵錳離子和不同的水源，如地下水、地表水等，都能夠取得較好的處理效果。例如，對(duì)于鐵錳離子濃度較高的水源，可以增加曝氣強(qiáng)度和延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，或者調(diào)整濾料的組成和裝填方式，以達(dá)到更好的去除效果。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 飲用水處理領(lǐng)域

• 在以地下水為主要飲用水源的地區(qū)，除鐵錳過(guò)濾器是水處理設(shè)備不缺的。地下水由于地質(zhì)等原因，往往含有較高濃度的鐵錳離子，這些離子會(huì)使飲用水產(chǎn)生顏色（如鐵銹色）和異味（如金屬味），影響飲用水的感官質(zhì)量和安全性。通過(guò)除鐵錳過(guò)濾器處理后，水中的鐵錳離子被有效去除，水的顏色變清，異味消失，滿足國(guó)家規(guī)定的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，保障居民的健康飲水需求。

2. 工業(yè)用水處理領(lǐng)域

• 紡織印染行業(yè)：在紡織印染過(guò)程中，對(duì)水質(zhì)要求較高。水中的鐵錳離子可能會(huì)與染料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致染色不均、色澤暗淡等問(wèn)題，還可能在印染設(shè)備表面形成沉淀和污垢，影響設(shè)備的正常運(yùn)行和使用壽命。除鐵錳過(guò)濾器可以為紡織印染行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的工業(yè)用水，保證印染工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

• 造紙行業(yè)：造紙工業(yè)也對(duì)水質(zhì)較為敏感。鐵錳離子可能會(huì)在紙張生產(chǎn)過(guò)程中與造紙?jiān)现械幕瘜W(xué)物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生色斑、降低紙張強(qiáng)度等質(zhì)量問(wèn)題，同時(shí)會(huì)在造紙?jiān)O(shè)備內(nèi)部結(jié)垢，增加設(shè)備維護(hù)成本和能耗。使用除鐵錳過(guò)濾器可以有效去除水中的鐵錳離子，確保紙張生產(chǎn)的順利進(jìn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

• 化工行業(yè)：化工生產(chǎn)中的許多化學(xué)反應(yīng)對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格。鐵錳離子可能會(huì)作為反應(yīng)物或催化劑參與不期望的化學(xué)反應(yīng)，影響產(chǎn)品純度和質(zhì)量。此外，水中的鐵錳沉淀可能會(huì)導(dǎo)致化工設(shè)備腐蝕、堵塞管道等問(wèn)題。除鐵錳過(guò)濾器可以為化工行業(yè)提供純凈的符合工藝要求的水，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，保證化工產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)安全。

3. 泳池水處理領(lǐng)域

• 游泳池水中如果含有鐵錳離子，會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)變色（如變綠、變黃）、渾濁，不僅影響泳池的美觀，還會(huì)滋生細(xì)菌和藻類，對(duì)游泳者的健康造成威脅。除鐵錳過(guò)濾器可以有效去除游泳池水中的鐵錳離子，保持泳池水質(zhì)清澈透明，為游泳者提供良好的游泳環(huán)境，同時(shí)也可以減少泳池維護(hù)的工作量和成本。