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(hào)：ZL 2015 2 0276374.6 ）
含鐵、錳的地下水經(jīng)強(qiáng)烈的充分溶氧曝氣氧化，將水中可溶性低價(jià)鐵和低價(jià)錳氧化成不可溶的高價(jià)鐵和高價(jià)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(jià)可溶性鐵氧化成三價(jià)不可溶性鐵、低價(jià)可溶性錳氧化成高價(jià)不可溶性錳而沉淀；再經(jīng)過(guò)天然錳砂等過(guò)濾材料催化、氧化、吸咐過(guò)濾去除水中三價(jià)鐵形成的絮凝體和二氧化錳固體；尚未被氧化的二價(jià)鐵、低價(jià)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(wèn)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(qiáng)，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(qiáng)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(shí)反沖洗，導(dǎo)致反沖洗時(shí)間延長(zhǎng)；錳砂過(guò)濾罐超負(fù)荷運(yùn)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(shí)導(dǎo)致錳砂使用周期縮短增加運(yùn)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(diǎn)
1 罐體內(nèi)部采取分隔式過(guò)濾，將過(guò)濾室分隔成N個(gè)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(dú)立的過(guò)濾單元，使布水更均勻，提高過(guò)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(qiáng)度；
3 原水凈化后凈水反沖洗；反沖洗水來(lái)自水源井，反沖洗過(guò)程是水源井水經(jīng)N-1個(gè)單元過(guò)濾凈化后，用凈化后的水反沖洗1個(gè)單元內(nèi)錳砂濾料；實(shí)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(guò)濾水格，空白部分為被反沖洗格
4 閥門(mén)改用全自動(dòng)氣動(dòng)閥門(mén)。
5 采用PLC程序控制系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守全自動(dòng)運(yùn)行。
根據(jù)供水需要，設(shè)定供水時(shí)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(shí)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(jì)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(lái)的N倍。如罐內(nèi)濾室分三個(gè)單元，反沖洗強(qiáng)度增加三倍；濾室分四個(gè)單元，反沖洗強(qiáng)度增加四倍；
三、全自動(dòng)分隔過(guò)濾罐的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1分隔式除鐵錳濾罐同單體式除鐵錳濾罐優(yōu)勢(shì)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(gè)獨(dú)立的過(guò)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(duì)濾罐進(jìn)行反沖洗時(shí)，分隔濾罐的優(yōu)勢(shì)更加突出。同等水量反沖洗濾罐時(shí)，不分隔罐的反洗面積是整個(gè)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(qiáng)度，又可以實(shí)現(xiàn)正洗反沖洗同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)榉礇_洗水為處理后的深井水，保證了反洗效果。
2 自動(dòng)化除鐵錳濾罐同手動(dòng)式除鐵錳濾罐優(yōu)勢(shì)比較
手動(dòng)式除鐵錳濾罐配套的閥門(mén)都是手動(dòng)閥門(mén)，正常供水與反沖洗濾罐時(shí)都需要人工手動(dòng)扳動(dòng)調(diào)換閥門(mén)。深井水質(zhì)較差的泵房需要頻繁對(duì)過(guò)濾罐內(nèi)濾料進(jìn)行反沖洗，對(duì)于泵房值守人員來(lái)說(shuō)工作量大。
自動(dòng)化控制的泵房?jī)?nèi)的所有設(shè)備運(yùn)行都通過(guò)控制柜內(nèi)的PLC電腦程序進(jìn)行控制?？筛鶕?jù)每個(gè)泵房的實(shí)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(mén)的動(dòng)作，包括供水深井泵的啟停都不需要值守人員手動(dòng)操作。
自動(dòng)化系統(tǒng)組成
地下水除鐵除錳過(guò)濾罐自動(dòng)化控制系統(tǒng)使用了電磁閥、氣動(dòng)閥門(mén)，由PLC控制系統(tǒng)控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)執(zhí)行；使得過(guò)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(dòng)化控制柜與水源深井做聯(lián)動(dòng)，使得供水泵房完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無(wú)人值守的工作狀態(tài)。這樣既保證了過(guò)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(dòng)化控制屏主界面
控制屏主界面可以設(shè)定供水時(shí)間，可分為上午、中午、下午三個(gè)時(shí)間段，每個(gè)供水時(shí)段最長(zhǎng)供水時(shí)間為240分鐘（4個(gè)小時(shí)）。三個(gè)供水時(shí)段可以單獨(dú)設(shè)定開(kāi)啟或者關(guān)閉。
主界面時(shí)鐘時(shí)間可以在“時(shí)鐘校準(zhǔn)”子界面下改動(dòng)，如下圖：
圖2 控制屏?xí)r間校準(zhǔn)界面
手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換界面可以調(diào)試每個(gè)閥門(mén)的動(dòng)作狀態(tài)，閥門(mén)按鈕紅色時(shí)表示閥門(mén)關(guān)閉，閥門(mén)按鈕綠色時(shí)表示閥門(mén)開(kāi)啟，一閥一按鈕一顯示燈分別對(duì)應(yīng)，如下圖：
圖3 自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換界面
注意事項(xiàng)有單獨(dú)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(xiàng)，“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(shí)鐘按分計(jì)時(shí)。在“秒”狀態(tài)下，可以使控制屏的時(shí)間分鐘以秒計(jì)算，這個(gè)功能主要用于系統(tǒng)調(diào)試，非專業(yè)人員請(qǐng)謹(jǐn)慎更改。界面如下圖：
圖3 注意事項(xiàng)界面
四、 工作原理和水處理效果
1 原理
地下水除鐵除錳過(guò)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(guò)曝氣氧化，錳砂催化、吸附、過(guò)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(guò)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+ = Fe3＋＋HO2
Fe2+＋HO3＋H+ = Fe3＋＋H2O2
Fe2+＋H2O3 = Fe3＋＋H O＋OH-
Fe2+＋OH＋H＋ = Fe3＋＋H2 O
Fe（OH）3·2H2O＋Fe2＋ = 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＋Fe2＋＋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(kāi)始氧化，當(dāng)水流經(jīng)錳砂濾層時(shí)，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(hào) | 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(duì)應(yīng)的產(chǎn)品規(guī)格型號(hào)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2、如原水中鐵、猛含量過(guò)高，可采用雙級(jí)處理工藝。