高效连续性锰砂过滤器设备

铁和锰在地下（井）水中几乎同时存在，水中含铁量较高时，水有铁腥味，影响水的口感，作为造纸、纺织、印染、化工和皮革精致等生产用水，会降低产品质量，含铁水可使生产用具发生锈斑，洗涤衣物会出现黄色或棕黄色斑渍，铁质沉淀物Fe2O3会滋长铁细菌，阻塞管道，有时会出现红水。而含锰量较高的水与含铁量高的情况相类似，如使水有色、嗅、味，损害纺织、造纸、酿造、食品等工业产品的质量，家用器具会污染成棕色或黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑渍。为此我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）规定，铁含量≤0.3㎎/L，锰含量≤0.1㎎/L，超过标准的原水须经除铁除锰处理。长时间饮用含铁含锰量过高的水还会严重影响身体健康，对生产设备腐蚀能力*

高效连续性锰砂过滤器设备

１ 原水水质及处理流程
双城市地下水水质见表１。表中硬度为碳酸盐硬度，以ＣａＣＯ３计。针对上述地下水水质中硬度以及铁、锰超标的情况，采用了图１所示的水处理工艺流程。石灰乳采用商品氧化钙配制，设１座石灰乳配制槽和２ 座石灰乳投加槽。石灰投加量以Ｃａ（ＯＨ）２计约为１５０ｍｇ／Ｌ，投加后水的ｐＨ 由６．５提高到７．６。跌水曝气池不易为碳酸钙沉淀堵塞，池中跌水高度为０．８ｍ，跌水堰单宽流量为３７．６ｍ３／（ｍ·ｈ），跌水曝气后水中溶解氧含量为４．０～４．４ｍｇ／Ｌ。水在网格絮凝池中的絮凝时间为１６ｍｉｎ。考虑到碳酸钙沉淀易产生堵塞，故采用较大的斜管，外接圆直径５０ｍｍ，斜管沉淀池清水区水的上升流速取为１．８ ｍｍ／ｓ，池底采用链条式刮泥机排泥。一级滤池采用石英砂滤料，粒径０．６～１．２ｍｍ，滤层厚度１．０ ｍ，滤速７．３５ ｍ／ｈ，强制滤速８．８１ｍ／ｈ，反冲洗强度１４Ｌ／（ｓ·ｍ２），反冲洗时间７ｍｉｎ。
考虑到在水的ｐＨ为７．６条件下，水中的溶解氧难以自然氧化水中二价锰，故于石英砂滤池后增设了有除锰作用的天然锰砂滤池。二级滤池中的天然锰砂滤料粒径０．６～１．２ｍｍ，滤层厚度１．０ｍ，滤速５．５ｍ／ｈ，强制滤速６．３ｍ／ｈ，反冲洗强度２０Ｌ／（ｓ·ｍ２），反冲洗时间８ｍｉｎ。高硬度含铁含锰地下水经上述工艺处理后，出水水质如表２，水的ｐＨ 在处理过程中由７．６下降到７．２，而水的硬度和铁、锰含量皆降至《生活饮用水卫生标准》要求的限值以下，处理效果良好。
地下水中的硬度是碳酸盐硬度，存在形式以为Ｃａ（ＨＣＯ３）２和Ｍｇ（ＨＣＯ３）２，投加石灰乳Ｃａ（ＯＨ）２后其化学反应为［１］：
Ｃａ（ＨＣＯ３）２＋ Ｃａ（ＯＨ）２＝２ＣａＣＯ３↓＋２Ｈ２Ｏ
Ｍｇ（ＨＣＯ３）２＋Ｃａ（ＯＨ）２＝ＣａＣＯ３↓＋ＭｇＣＯ３＋２Ｈ２Ｏ
ＭｇＣＯ３＋Ｃａ（ＯＨ）２＝Ｍｇ（ＯＨ）２↓＋ＣａＣＯ３↓
曝气向水中溶解氧气，同时去除水中的部分二氧化碳和有臭蛋味的硫化氢，通过自然氧化法用溶解氧氧化二价铁离子，其化学反应为［２］：
２Ｆｅ２＋＋１／２Ｏ２＋５Ｈ２Ｏ＝２Ｆｅ（ＯＨ）３↓＋４Ｈ＋生成的ＣａＣＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２和Ｆｅ（ＯＨ）３均为沉淀物，水中ＣａＣＯ３和Ｍｇ（ＯＨ）２含量很大，具有很好的絮凝作用，使各种沉淀物在絮凝池中絮凝，在沉淀池和滤池中去除。Ｆｅ（ＯＨ）３与高浓度ＣａＣＯ３和Ｍｇ（ＯＨ）２共沉淀，促进了铁的去除，使出水中铁含量降至０．１ｍｇ／Ｌ以下。
Ｍｎ２＋ 在ｐＨ９．０～９．５时才能快速被溶解氧自然氧化，而在ｐＨ７．６条件下，Ｍｎ２＋ 难以通过自然氧化去除［２］，在本工艺中，Ｍｎ２＋ 得到高效去除，可能是生成的高浓度ＣａＣＯ３和Ｍｇ（ＯＨ）２沉淀物对水中的Ｍｎ２＋ 有一定的吸附作用，此外，二级天然锰砂滤池对Ｍｎ２＋ 有吸附及接触氧化作用，从而使锰得以去除。