影响锰砂过滤器出水水质的因素有哪些?-杭州鑫凯
一、滤料性能与装填质量
1. 滤料活性成分(MnO₂含量)
核心作用:锰砂通过 MnO₂的氧化催化作用去除铁锰,其含量直接决定处理能力。
标准要求:用于地下水除铁时,MnO₂含量需≥35%;除锰时需≥40%。
失效表现:当 MnO₂含量<30% 时,氧化效率显著下降,出水铁锰易超标。
应对措施:新滤料入场检测 MnO₂含量,运行中每半年取样化验,低于阈值时及时更换或再生。
2. 滤料粒径与级配
粒径影响:
粒径过小(<0.6 mm):易堵塞,水头损失上升快,需频繁反洗。
粒径过大(>1.2 mm):截污能力弱,细小颗粒穿透滤层导致出水浊度高。
级配要求:推荐粒径范围 0.8~1.2 mm,不均匀系数 K80≤1.8,确保滤层孔隙分布均匀,避免 “水短路”。
3. 滤料装填高度
常规标准:滤层高度一般为 1.0~1.5 m,高度不足会缩短水流接触时间,导致铁锰氧化不彻底。
例:处理铁>5 mg/L 的水质时,滤层需≥1.2 m;处理锰>1.5 mg/L 时,需≥1.5 m。
二、运行参数控制
1. 过滤流速
流速过高:水流在滤层中停留时间不足(<10 分钟),铁锰离子未充分氧化即穿透滤层,导致出水超标。
地下水除铁:5~10 m/h;
地下水除锰:3~6 m/h(锰氧化速率较慢,需更低流速)。
推荐流速:
流速波动:突然加大流量会冲击滤层,造成局部滤料流失或污染物穿透,需通过变频泵稳定流速。
2. 反洗效果
反洗不彻底:
滤料表面残留铁锰氧化物膜,形成 “泥饼” 阻碍氧化反应;
反洗强度不足(<12 L/(m²・s))或时间<10 分钟,导致细颗粒杂质滞留。
过度反洗:强度>15 L/(m²・s) 或膨胀率>50%,会冲散滤料级配,甚至流失细小颗粒,降低截污能力。
3. 进水 pH 值
铁氧化条件:Fe²+ 氧化需 pH≥6.0,佳 pH 为 7.0~7.5;
锰氧化条件:Mn²+ 氧化需 pH≥7.5,佳 pH 为 8.0~9.0。
案例:当进水 pH=6.5 时,锰去除率仅 60%;投加石灰调节至 pH=8.0 后,去除率提升至 95% 以上。
三、原水水质特性
1. 铁锰浓度与比例
铁锰协同作用:
铁浓度过高(>10 mg/L)会优先占据滤料活性位点,抑制锰的去除;
锰浓度>2 mg/L 时,需增加预曝气或分段过滤(先除铁后除锰)。
临界值建议:当铁 / 锰>10:1 时,需注意锰的穿透风险,可通过延长滤层接触时间解决。
2. 溶解氧含量
氧化反应需求:每去除 1 mg/L 铁需 0.34 mg/L 溶解氧,去除 1 mg/L 锰需 0.62 mg/L 溶解氧。
低氧风险:溶解氧<2 mg/L 时,铁锰氧化不充分,出水易携带 Fe²+、Mn²+,需通过曝气装置(如跌水、射流曝气)提升至 5~8 mg/L。
3. 干扰物质
重金属离子:Cu²+、Zn²+ 等会吸附在锰砂表面,竞争活性位点,导致铁锰去除率下降。
应对:当重金属浓度>0.1 mg/L 时,需增加预处理(如硫化物沉淀)。
有机物与胶体:腐殖酸、藻类等会包裹滤料表面,阻碍氧化反应,可通过投加聚合氯化铝(PAC)混凝预处理降低 COD(目标<30 mg/L)。
四、设备与工艺设计
1. 预处理工艺匹配度
缺乏曝气:地下水直接进入滤池时,溶解氧不足导致铁锰氧化不彻底,需增设曝气塔或空气混合器。
絮凝缺失:高浊度原水(>20 NTU)未经过絮凝沉淀,大量悬浮物堵塞滤层,需前级设置沉淀池或过滤罐。
2. 配水与集水系统
布水不均:进水分布不均匀会导致局部滤层负荷过高,出现 “穿滤” 现象,需采用鱼刺式布水器或多孔板 + 滤头设计,确保配水均匀性>95%。
集水系统堵塞:滤头缝隙被铁锰氧化物堵塞(缝隙≤0.3 mm 时易发生),需定期检查并选用缝隙 0.5~0.8 mm 的滤头。
3. 监测与控制系统
关键仪表缺失:未安装在线 pH 计、溶解氧仪、浊度仪,无法实时监控水质变化,导致超标水漏排。
自动控制滞后:反洗依赖人工操作,未设置压差或时间自动触发,易错过反洗时机,建议配置 PLC 控制系统。
下一条: 锰砂过滤器运行过程中,反洗周期如何确定?
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