除鐵錳水處理設(shè)備

JHTM系列分隔式除鐵錳水處理設(shè)備（專利號：ZL 2015 2 0276374.6 ）

含鐵、錳的地下水經(jīng)強烈的充分溶氧曝氣氧化，將水中可溶性低價鐵和低價錳氧化成不可溶的高價鐵和高價錳離子。曝氣的作用一是增加水中的溶解氧；二是驅(qū)除水中CO₂，以提高水的PH值，使二價可溶性鐵氧化成三價不可溶性鐵、低價可溶性錳氧化成高價不可溶性錳而沉淀；再經(jīng)過天然錳砂等過濾材料催化、氧化、吸咐過濾去除水中三價鐵形成的絮凝體和二氧化錳固體；尚未被氧化的二價鐵、低價錳經(jīng)錳砂的催化氧化作用和羚基氧化的離子交換作用去除。

一、目前小型供水廠除鐵除錳設(shè)備存在的問題

小型供水廠除鐵除錳設(shè)備多采用“壓力式天然錳砂接觸氧化除鐵除錳工藝系統(tǒng)”。該技術(shù)適應(yīng)性強，應(yīng)用廣，節(jié)省資金和占地，均采用供水井原水反沖洗。

1 因采用供水井原水反沖洗，反沖洗強度不夠，導(dǎo)致錳砂表面的鐵泥沖洗不凈；錳砂易于板結(jié)，水處理效果下降。

2 因非凈水反沖洗，錳砂清洗不凈；錳砂易于板結(jié)，水處理效果下降。

3 操作繁瑣，特別是供水泵房管理人員文化水平較低，并均為兼管，責(zé)任心差；不能按時反沖洗，導(dǎo)致反沖洗時間延長；錳砂過濾罐超負(fù)荷運行，錳砂易于板結(jié)，水處理效果下降。

由于以上因素，不僅水處理效果下降，處理后水質(zhì)不合格；同時導(dǎo)致錳砂使用周期縮短增加運行維護(hù)成本。

二、JHTM系列分隔式除鐵錳水處理設(shè)備功能和技術(shù)特點

1 罐體內(nèi)部采取分隔式過濾，將過濾室分隔成N個單元；在總濾水面積不變的條件下，將濾水平面分成N部分獨立的過濾單元，使布水更均勻，提高過濾效果；

示意圖：1

           未分隔罐體俯視圖          分隔后罐體俯視圖

2 分單元反沖洗，提高了單位面積反沖洗水量和強度；

3 原水凈化后凈水反沖洗；反沖洗水來自水源井，反沖洗過程是水源井水經(jīng)N-1個單元過濾凈化后，用凈化后的水反沖洗1個單元內(nèi)錳砂濾料；實現(xiàn)凈水反沖洗。

示意圖:2

           未分隔罐反沖洗示意圖      分隔罐反沖洗示意圖

            陰影部分為過濾水格，空白部分為被反沖洗格

          

4 閥門改用全自動氣動閥門。

5 采用PLC程序控制系統(tǒng)控制，實現(xiàn)無人值守全自動運行。

根據(jù)供水需要，設(shè)定供水時間；根據(jù)供水量、水源井水鐵錳含量確定反洗周期和每次反沖洗時間。保證反沖洗頻次和質(zhì)量。

6 采用氣水混合（氣?。┘夹g(shù)進(jìn)行反沖洗，即節(jié)約反沖洗用水量和電量，又提高了反沖洗質(zhì)量。

7 反洗水增加量計算

罐體內(nèi)分隔后，單元隔內(nèi)濾料反沖洗面積是原面積的1/N，單位面積反洗水量既提高至原來的N倍。如罐內(nèi)濾室分三個單元，反沖洗強度增加三倍；濾室分四個單元，反沖洗強度增加四倍；

三、全自動分隔過濾罐的技術(shù)優(yōu)勢

1分隔式除鐵錳濾罐同單體式除鐵錳濾罐優(yōu)勢比較

分隔式除鐵錳濾罐是將濾罐罐體內(nèi)做分隔處理，將濾室分成N個獨立的過濾單元；這樣的結(jié)構(gòu)使得同等處理水量的布水更加均勻，處理效果更加明顯。在對濾罐進(jìn)行反沖洗時，分隔濾罐的優(yōu)勢更加突出。同等水量反沖洗濾罐時，不分隔罐的反洗面積是整個濾罐的截面積，而分隔濾罐的反沖洗面積僅為濾罐截面積的1/N，這樣不僅增加了反沖洗強度，又可以實現(xiàn)正洗反沖洗同時進(jìn)行，因為反沖洗水為處理后的深井水，保證了反洗效果。

2 自動化除鐵錳濾罐同手動式除鐵錳濾罐優(yōu)勢比較

手動式除鐵錳濾罐配套的閥門都是手動閥門，正常供水與反沖洗濾罐時都需要人工手動扳動調(diào)換閥門。深井水質(zhì)較差的泵房需要頻繁對過濾罐內(nèi)濾料進(jìn)行反沖洗，對于泵房值守人員來說工作量大。

自動化控制的泵房內(nèi)的所有設(shè)備運行都通過控制柜內(nèi)的PLC電腦程序進(jìn)行控制?？筛鶕?jù)每個泵房的實際供水情況進(jìn)行有差別的設(shè)置。進(jìn)行設(shè)置后所有閥門的動作，包括供水深井泵的啟停都不需要值守人員手動操作。

自動化系統(tǒng)組成

地下水除鐵除錳過濾罐自動化控制系統(tǒng)使用了電磁閥、氣動閥門，由PLC控制系統(tǒng)控制閥門的開關(guān)執(zhí)行；使得過濾罐的供水功能和反沖洗工作完全由程序控制。再加上將自動化控制柜與水源深井做聯(lián)動，使得供水泵房完全實現(xiàn)自動化無人值守的工作狀態(tài)。這樣既保證了過濾罐的反沖洗頻率又保證了供水質(zhì)量，而且節(jié)省了人力物力。

控制屏幕操作界面組成

 

 圖1 自動化控制屏主界面

控制屏主界面可以設(shè)定供水時間，可分為上午、中午、下午三個時間段，每個供水時段最長供水時間為240分鐘（4個小時）。三個供水時段可以單獨設(shè)定開啟或者關(guān)閉。

主界面時鐘時間可以在“時鐘校準(zhǔn)”子界面下改動，如下圖：

 

圖2 控制屏?xí)r間校準(zhǔn)界面

手動/自動轉(zhuǎn)換界面可以調(diào)試每個閥門的動作狀態(tài)，閥門按鈕紅色時表示閥門關(guān)閉，閥門按鈕綠色時表示閥門開啟，一閥一按鈕一顯示燈分別對應(yīng)，如下圖：

 

圖3 自動/手動轉(zhuǎn)換界面

注意事項有單獨的界面顯示，里面包含控制屏設(shè)置需要注意的相關(guān)事項，“分/秒”轉(zhuǎn)換界面里可以轉(zhuǎn)換控制屏?xí)r間的應(yīng)用格式，在“分鐘”狀態(tài)下，時鐘按分計時。在“秒”狀態(tài)下，可以使控制屏的時間分鐘以秒計算，這個功能主要用于系統(tǒng)調(diào)試，非專業(yè)人員請謹(jǐn)慎更改。界面如下圖：

 

圖3 注意事項界面

 

四、 工作原理和水處理效果

1 原理

地下水除鐵除錳過濾設(shè)備主要適用于高鐵高錳地區(qū)的地下水除鐵除錳。地下水經(jīng)過曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過濾等作用，利用曝氣裝置將空氣中的氧氣溶于水中，進(jìn)而將水中 Fe ²⁺ 和 Mn ²⁺ 氧化成不溶于水的 Fe³⁺和 MnO₂,再結(jié)合天然錳砂的催化、吸附、過濾作用將水中鐵錳離子去除。

鐵錳氧化反應(yīng)式如下：

曝氣氧化除鐵、錳砂生物濾膜除鐵反應(yīng)方程式如下：

Fe²⁺＋O₃＋H⁺ = Fe^3＋＋HO₂

Fe²⁺＋HO₃＋H⁺ = Fe^3＋＋H₂O₂

Fe²⁺＋H₂O₃ = Fe^3＋＋H O＋OH^-

Fe²⁺＋OH＋H^＋ = Fe^3＋＋H₂ O

Fe（OH）₃·2H₂O＋Fe^2＋ = Fe(OH)₂(OFe)·2H₂ O^＋＋H^＋

Fe(OH)₂(OFe)·2H₂ O^＋＋1/4O₂＋5/2H₂O = 2Fe(OH)₂·2H₂ O＋H^＋

2Fe(OH)₂·2H₂ O＋Fe^2＋＋1/4 O₂＋2HCO^-₃＋5/2 H₂O=2Fe(OH)₃·2H₂ O＋CO₂

 

曝氣氧化除錳、錳砂生物濾膜除鐵反應(yīng)方程式如下：

Mn²⁺+O₂  = MnO₂（S）

Mn²⁺ +MnO₂（S）=  Mn²⁺ ·MnO₂（S）₄

Mn²⁺ ·MnO₂（S）+ O₂ = 2MnO₂

含鐵（錳）的地下水經(jīng)曝氣或加入氧化劑后，水中鐵（錳）離子開始氧化，當(dāng)水流經(jīng)錳砂濾層時，在濾層中發(fā)生接觸氧化反應(yīng)及濾料表面生物化學(xué)作用和物理截留吸附作用，使水中鐵（錳）離子沉淀去除。

2 水處理效果

經(jīng)處理后的水，水中鐵≤0.3mg/L，錳≤0.1mg/L。

五、工藝流程：

六、技術(shù)參數(shù)

序號	規(guī)格	處理水量 (m3/h)	罐高 (mm)	安裝高度 (mm)	管徑 (mm)
1	?1000二隔	5-7	3400	3650	DN50
2	?1200二隔	7-10	3550	3800	DN50
3	?1400三隔	10-15	3550	3800	DN50
4	?1500三隔	15-17	3600	3900	DN50
5	?1600三隔	17-20	3650	3950	DN80
6	?1800三隔	20-25	3950	4250	DN80
7	?2000三隔	25-30	4050	4350	DN100
8	?2200三隔	30-35	4150	4500	DN100
9	?2400三隔	40-45	4250	4600	DN100
10	?2500三隔	45- 50	4300	4650	DN100
11	?2600三隔	55 -55	4350	4700	DN425
12	?2800三隔	55-60	4450	4800	DN425
13	?3000三隔	65-70	4550	4900	DN150
14	?3200三隔	65-70	4650	5000	DN150

注：1、根據(jù)原水中鐵、猛含量的不同，對應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格型號可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

  2、如原水中鐵、猛含量過高，可采用雙級處理工藝。