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多层纤维除铁除锰塔应用实例

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中国给水排水　
ＣＨＩ　Ａ　ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ　ｏ　４　

多层纤维除铁除锰塔应用实例　
宋金璞　，　张宝杰　，　张锦　，　郑学玉　，　于林　
（１．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨１５００９０；２哈尔滨自来水公　
司，黑龙江哈尔滨１５０００１）　

摘要：　多层纤雏除铁除锰塔是集淋水、曝气、除铁除锰为一体的新式地下水除铁除锰设备，　
与以锰矿砂或石英砂为滤料的除铁Ｊｑ．艺相比，在处理水量相同时可省去曝气塔及中间提升泵，因而　
占地面积减少１／２，设备投资减少１／３～１／４，节电０．１～０　１５（ｋＷ－ｈ）／　，出水中铁、锰含量符合国　
家饮用水标准。　
关键词：　多层纤维；　除铁除锰；接触氧化；铁、锰细菌　
中图分类号：ＴＵ９９１　２６　文献标识码：Ｃ　文章编号：１０００—４６０２（２００２）０４—００７３一Ｏ２　

１设备、流程及运行　
１　１设备及流程　
该套设备安装在哈尔滨供水七厂，除铁除锰塔　
直径为１　ｍ，总高为３　ｍ，处理量为４～５　／ｈ，塔内　
分４层，每层用纤维填充（见图１）。原水从塔顶部　喷淋而下，流经４层纤维滤料后由下部排人净水池，　用鼓风机将空气从塔的底层鼓人，再从上部排出。　通过调节给水阀门可控制流量。反冲洗时水从下部　进入，可逐层进行反冲洗。经３０　ｄ左右滤料成熟，　其表面形成活性滤膜，亚铁离子因之被氧化形成Ｆｅ　（ＯＨ）　沉淀而去除，水中铁浓度降到０．１　ｒｒ１ｇ／Ｌ以　下，到６０　ｄ左右锰浓度降到０．１　ｍｇ／Ｌ以下。　图１纤维除铁除锰塔流程　ｌ　２原水浓度、温度变化的影响　从１　９９６年春季到１９９７年夏季对哈尔滨供水七　厂除铁除锰塔进出水中铁锰浓度、水温及气温的变　化进行了测定　因该厂靠近松花江边，其地下水受　松花江水位的影响，一般是在丰水期及平水期由松　花江水补充地下水，此时地下水中铁、锰含量相对较　低，而在枯水期由地下水补充江水，水中铁、锰浓度　较高。测试发现，１９９６年９月一１１月时地下水中　铁、锰浓度较高，铁含量最高达１０　ｒｒ　Ｌ，锰含量为　０．５　ｍｇ／Ｌ左右，而平均铁含量为２～４　ｒａｇ／Ｌ，锰含量　
为０　３－－０．４　ｍｄＬ左右。运行结果表明，该塔对铁　
的去除率较高（一般能达到９９％～９９　９％），对锰的　
去除率一般为７Ｏ％～８０％　原水中铁、锰浓度在一　
定范围内变化时并不影响铁和锰的去除率，出水中　
铁浓度＜Ｏ．０５　ｒｎｇ　，锰浓度＜０．Ｉ　ｒｒ　Ｌ，均低于国　
家饮用水标准。　
经测定此间地下水水温变化范围为７～１３℃，　
对除铁除锰效率影响不大，说明纤维除铁除锰塔对　
温度的变化有一定的适应性　
１．３流量的影响　
在４种流量（１４．４、７　２、５　Ｏ、３　６　／ｈ）下分别　
测定装置出水中铁含量　当流量为１４　４　ｍ　／ｈ、出　
水中铁含量达标情况下，装置可运行１０　ｈ；流量为　
７　２　ｌ／ｈ时可运行２４　ｈ；流量为５　『ｈ时可运行　
５１　ｈ；流量为３　６　／ｈ时可运行１００　ｈ。在流量为　
７　２　ｍ　／ｈ时其相应滤速为９　２　ｍ／ｈ，这表明除铁除　
锰塔的处理水量和传统锰矿砂处理装置基本一致，　
但持续时间优于后者。　
１．４水质指标的变化　
运行过程中多次对原水和滤过水中的其他指标　

７３・　

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中国给水排水　Ｏ　４　
进行测定，发现有些指标有明显改变（见表１）　表１某些水质指标的变化　项目　原水　滤后水去除率（％）　高锰酸盐指数（ｍｇｌＩ　）４．８　ｌ　９　６０　４　溶解氧（ｎ　Ｌ）　Ｏ．８５　５　１　浊度ｆＮ１Ｕ）　】Ｏ　５　０　５　９４　色度（倍１　２４　６　７５　氨氯（ｎ１　Ｌ）　ｌ　５　０　１４　７２　６　Ｔ　（ｍ　Ｉ　）　ｌ８　７２　２　ｐＨ　７　ｌ　７　５　表１可见，经纤维除铁除锰塔处理后水中某些　指标有所改善，其中溶解氧的提高是曝气的结果，　ｐＨ的提高是因为有ＣＯ，逸出，浊度和色度的改善　是由于纤维滤料的过滤作用及亚铁经接触氧化被除　去的结果。高锰酸盐指数及ＴＯＣ的降低是由生物　作用引起的，它们的减少是由于塔内铁、锰细菌等繁　殖和消耗的结果，氨氮的减少是硝化作用结果（水中　二价锰被氧化后的产物是催化剂，能加速硝化作用）　１．５供气量　供气量和处理水量之比为１～２就可满足要求　如停止供气，设备运行２～３　ｄ后出水水质开始恶化　１　６反冲洗　该设备的反冲洗水从下部进人，再由每层排水　阀排放，但需要一定的冲洗强度。强度过大会冲掉　滤料表面的活性滤膜及大量的铁细菌而导致水质恶　化：强度太小滤料会发生粘连，导致周期缩短影响除　铁效果，故该设备的冲洗强度以８　Ｌ／（　一ｓ）为宜（见　图２）。每层约需５　ｍｉｎ就可反冲干净，因此整个滤　塔的反冲时间约为２０　ｍｉｎ。　０　５　】０　１５　２Ｏ　２５　运行时问／ｍｉｎ　图２反冲洗强度和滤后水的铁含量关系　２机理分析　２　１接触氧化除铁　接触氧化理论认为，活性滤膜具有促使亚铁氧　化为三价铁的催化作用．因此活性滤膜的吸附接触　氧化作用是亚铁离子在滤层中被截留的主要因素，　
一
旦滤膜形成，滤料本身只起到活性滤膜的骨架载　
体作用。纤维滤料的比表面积比锰矿砂的比表面积　
大１～２个数量级，比表面积大则接触氧化的速率　
高．能尽陕地把亚铁离子氧化为三价铁离子，从而除　
去水中的铁　另外，除铁速率和水中溶解氧浓度成　
正比　在锰砂除铁过程中水中溶解氧是由曝气塔曝　
气控制的．曝气后溶氧的水再经接触氧化，因此溶解　
氧的浓度是不断降低的，而多层纤维除铁除锰塔工　
艺是集淋水、曝气及接触氧化为一体．空气和滤膜接　
触，水中的溶解氧可以不断得到补充而参与氧化反　
应，因此除铁的速率较高，　
２．２铁、锰细菌的作用　
多层纤维除铁除锰塔为好氧的铁、锰细菌提供　
了生长繁殖的良好场所　在ｐＨ为中性的范围内　
Ｍ　被氧化为ＭｎＯ：和Ｍ　，主要是生物氧化作　
用而不是接触氧化作用　当含铁、锰地下水流经滤　
塔时．在良好的通风和充氧条件下铁锰细菌在滤料　
上繁殖，随着滤料的成熟使细菌数量不断增加，最终　
达到平衡。　
３经济分析　
该工艺比传统工艺简单，除铁除锰和曝气在一　
个塔内进行．出水可以达到国家相关水质标准。在　
处理量相同时，能省去一个曝气塔和中间提升泵，因　
此占地面积可减少Ｉ／２，设备投资可减少Ｉ／３～ｉ／　４。　
可节电０．１～Ｏ．１５（ｋＷ・ｈ）／　
４结论　
①多层纤维除铁除锰塔可以有效地去除地下　
水中的铁及锰．同时使氨氮、ＴＯＣ、耗氧量、色度及　
浊度均有较大的改善，出水水质好。　
②该工艺适应性强，无论是在冬季还是夏季　
均能达到较高的去除率，同时该工艺具有较强的抗　
负荷能力．当水中铁、锰浓度在一定范围内（铁为２　

～
１０　ｍｇ／Ｌ．锰为０　１～０　４　ｍｇ／Ｌ）变化时仍有较高　
的去除率．出水水质合格。　
③该工艺具有占地面积小、设备投资少、操作　
方便及运行周期长等优点　
④　与锰砂或石英砂除铁除锰工艺相比．可节　
电Ｏ　１－－０．１５（ｋＷ—ｈ）／ｒ　，　

７４・　
电话：（０４５１）６２８２ｌ０８　
收稿日期：２００２一叭一Ｏ７　

加　ｍ　畸　
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地下水除铁除锰处理

地下水除铁除锰处理


谢 谢！
三、接触氧化法除铁、除锰工艺
• 当地下水的含铁量和含锰量均较低时，一般可采用除铁除锰
双层滤池
• 铁、锰可在同一滤池的滤层中去除，上部滤层为除铁层，下
部滤层为除锰层。，可采用两级曝气、过滤处
理工艺，即第一级除铁，第二级除锰。其工艺流程如下：
• 地下水 → 曝气 → 除铁滤池 → 除锰滤池 → 出水
二、 地下水除锰
• 锰的化学性质与铁相近，常与铁共存于地下水中，但铁
的氧化还原电位比锰要低，相同pH值时二价铁比二价锰 的氧化速率快，二价铁的存在会阻碍二价锰的氧化。因 此，对于铁、锰共存的地下水，应先除铁再除锰。
接触氧化除锰
2Mn2 O 2 2H 2O 2MnO2 4H
高含锰量的水质，成熟期约需60～70d，而低含锰量的水质则需 90～120d，甚至更长；其次滤料成熟期与滤料有关：石英砂的成 熟期最长，无烟煤次之，锰砂最短。
铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。
接触氧化除铁
滤池初期出水含铁量较高，一般不能达到饮用水水质标准。随着过 滤的进行，在滤料表面覆盖有棕黄色或黄褐色的铁质氧化物即具有 催化作用的铁质活性滤膜时，除铁效果才显示出来。
从过滤开始到出水达到处理要求的这段时间，称为滤料的成熟期， 一般为4～20d
滤料的成熟期与滤料本身、原水水质及滤池运行参数等因素有关。
一、 地下水除铁
4Fe2 O2 10H 2O 4Fe（OH）3 8H
氧化剂
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)3
絮凝胶体
氧化剂：氧气、氯和高锰酸钾等
自然氧化 除铁
• 含铁地下水经过曝气，经自然氧化的反应和 沉淀设备
接触氧化 除铁
探讨小型自来水厂常用的几种除铁除锰方法

探讨小型自来水厂常用的几种除铁除锰方法

探讨小型自来水厂常用的几种除铁除锰方法发布时间：2021-08-17T08:19:56.603Z 来源：《科技新时代》2021年5期作者：谢海花[导读] 更好地保护人们的身体健康，同时也可以避免供水系统输配管道出现严重结垢现象。

岳阳市水务集团有限公司 414000摘要：对我国现有水资源进行分析后可以发现，含铁锰的水资源在我国可利用水资源中占据了极大的比重，本文介绍了小型自来水厂除铁锰的意义以及具体的除铁锰方法，希望能够给读者带来启发。

关键词：小型自来水厂；除铁除锰；自然氧化法引言：水是人们生产生活中不可或缺的资源，随着人们生活水平的提高，人们对水质的要求越来越高。

本文对除去水中过量铁锰的方法进行研究，并将其应用于小型自来水厂中，更好地保护人们的身体健康，同时也可以避免供水系统输配管道出现严重结垢现象。

一、小型自来水厂除铁锰的意义铁锰均是当前地壳中的重要组成元素，广泛分布在自然界当中。

铁、锰是人体必需微量营养元素，但过量的铁使水在管道内易生长铁细菌，增加水的浑浊度，使水产生特殊的色、嗅、味；过量的锰，会使衣物和器皿着色。

若长期饮用高铁锰的水，会影响人们的身体健康。

在城市化进程不断推进的过程中，为更好地满足人们对饮用水质的需求，一些以地下水为水源的小型自来水厂成为了乡镇供水的重要组成部分。

为保证其水质能满足生活饮用水标准要求，去除水中过量的铁锰离子成为了一项极为重要的工作[1]。

二、小型自来水厂除铁锰的方法国家生活饮用水卫生标准规定，人们的生活饮用水中含铁量需要小于0.3mg/L，含锰量需小于0.1mg/L，但对当前我国地下水资源进行分析后可以发现，大部分地下水中的含铁量处于5—15mg/L，并且很少地区水体中的含铁量超过30mg/L；含锰量在0.5—2.0mg/L，个别地区水中的含锰量在5—10mg/L，由数据可以看出，大部分地区水体中的铁锰含量远超过国家生活饮用水的卫生标准，会对人体的健康造成严重的威胁。

乡镇给排水：除铁除锰

乡镇给排水：除铁除锰


过滤
过滤
（2）氯接触过滤法:
空气
曝气
生物过滤
添加您的标题
3.除铁除锰工艺流程对于铁、锰共存的地下水
其处理工艺流程一般可组合成图下列的各种流程:
Cl2
Al2(SO4)3
含铁含锰原水
絮凝池
沉淀池
除铁滤池
除锰滤池
（1）
除铁除锰水 空气
含铁含锰原水
除铁滤池
Cl2 除锰滤池
除铁除锰水
添加您的标题
（3）
含铁含锰原水
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl- Mn2++HOCl+H2O→MnO2↓+Cl-+3H+， 理论上，每氧化1mg/L的Mn2+需要2×35.5/54.9=1.29mg/L的氯。
添加您的标题 三、除铁除锰方法
1. 除铁方法 1）曝气氧化法 2）氯氧化法 3）接触过滤氧化法
2. 除锰方法 1）高锰酸钾氧化法 2）氯接触过滤法 3）生物固锰除锰法
《生活饮用水卫生规范》规定, 饮用水中铁的含量不应超过 0.3mg/L, 锰的含量不应 超过0.1mg/L 。生产用水, 由于水的用途不同, 对水中铁和锰含量的要求也不尽相同。 纺织、造纸、印染、酿造等工业企业, 为保证产品质量, 对水中铁和锰的含量有严格的 要求。软化、除盐系统对处理水中铁和锰的含量, 亦有较严格的要求。
添加您的标题 四、除铁除锰工艺流程 1．除铁工艺流程
（1）空气自然氧化法:
原水
曝气
沉淀池
Cl2
滤池
除铁 水
添加您的标题
（2）氯氧化法
PAC Cl2
原水
絮凝池
除铁锰工艺

除铁锰工艺

除水中铁锰方法一、工作原理及工艺流程1、工作原理地下水中的铁，一般是以二价铁离子状态（Fe2+）存在。

当加入氧气时，氧与水中二价铁反应，使二价铁氧化成三价铁（Fe3+），并呈深黄色胶体状态，当这些胶体状态的铁遇到细小的孔隙，便难于通过，即会累积于过虑物表面，并在滤料颗粒表面生成具有接触催化活性的铁质滤膜，这种滤膜可以充分吸附三价铁，最后去除水中过量的铁，使其满足用水要求。

其主要反应式如下：Fe2++FeO(OH)→FeO(OFe)++H+FeO(OFe)++O2＋H2O→FeO(OH)＋H+滤料的成熟期，与地下水的水质，特别是水中含铁量、滤料的粒径、滤层的厚度、滤速等因素有关。

水中含铁量在≤10mg/L时，抽水过滤持续到2~3天；含铁量在10~20mg/L时，需持续抽水到7天左右。

滤料的滤速为10~15m/h时，可以达到除铁效果；如果需要除锰滤速为≤6m/h，才能达到除锰目的。

2、工艺流程地下水中除铁、锰的工艺流程及设计方案因地下水中含铁、含锰、及其pH值的高低、处理水量的大小不同而不同。

当水中含铁量<10mg/L，pH＝5.5时，设计为一次曝气、一级过滤；当水中含铁量10~20mg/L、pH ＝5.5时，设计为一次曝气、二级串联过滤；当水中含铁锰均要去除时，原则上先除铁后除锰；当水中含铁、锰量比较低、pH值较高时，可以采用加大罐体直径，减慢滤速，用单级过滤予以去除。

当被除铁、除锰的原水pH 值<6.8时，需向原水加碱或石灰拌搅成碱化溶液，提高pH值后，才能把水中的锰离子去除。

当水中含二氧化碳时，应首先将原水进行一次或二次曝气，去除水中的侵蚀性二氧化碳，再除铁、锰。

典型常用的工艺流程如下图。

二、滤料要求及反冲洗时间控制该装置对滤料和承托层的选择有严格的要求。

因此，滤料化学成份稳定性、机械强度、颗粒级配、厚度等，如果设计不合理，会直接关系到处理效果。

1、滤料的选择地下水除铁锰最常用的滤料有天然锰砂。