除鐵錳水處理設備
JHTM系列分隔式除鐵錳水處理設備（專利號：ZL 2015 2 0276374.6 ）
含鐵、錳的地下水經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備存在的問題
小型供水廠除鐵除錳設備多采用“壓力式天然錳砂接觸氧化除鐵除錳工藝系統”。該技術適應性強，應用廣，節省資金和占地，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，導致錳砂表面的鐵泥沖洗不凈；錳砂易于板結，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，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，責任心差；不能按時反沖洗，導致反沖洗時間延長；錳砂過濾罐超負荷運行，錳砂易于板結，水處理效果下降。
由于以上因素，不僅水處理效果下降，處理后水質不合格；同時導致錳砂使用周期縮短增加運行維護成本。
二、JHTM系列分隔式除鐵錳水處理設備功能和技術特點
1 罐體內部采取分隔式過濾，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N-1個單元過濾凈化后，用凈化后的水反沖洗1個單元內錳砂濾料；實現凈水反沖洗。
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程序控制系統控制，實現無人值守全自動運行。
根據供水需要，設定供水時間；根據供水量、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量。
6 采用氣水混合（氣?。┘夹g進行反沖洗，即節約反沖洗用水量和電量，又提高了反沖洗質量。
7 反洗水增加量計算
罐體內分隔后，單元隔內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優勢
1分隔式除鐵錳濾罐同單體式除鐵錳濾罐優勢比較
分隔式除鐵錳濾罐是將濾罐罐體內做分隔處理，將濾室分成N個獨立的過濾單元；這樣的結構使得同等處理水量的布水更加均勻，處理效果更加明顯。在對濾罐進行反沖洗時，分隔濾罐的優勢更加突出。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，又可以實現正洗反沖洗同時進行，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換閥門。深井水質較差的泵房需要頻繁對過濾罐內濾料進行反沖洗，對于泵房值守人員來說工作量大。
自動化控制的泵房內的所有設備運行都通過控制柜內的PLC電腦程序進行控制?？筛鶕總€泵房的實際供水情況進行有差別的設置。進行設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。
自動化系統組成
地下水除鐵除錳過濾罐自動化控制系統使用了電磁閥、氣動閥門，由PLC控制系統控制閥門的開關執行；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動，使得供水泵房完全實現自動化無人值守的工作狀態。這樣既保證了過濾罐的反沖洗頻率又保證了供水質量，而且節省了人力物力。
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定開啟或者關閉。
主界面時鐘時間可以在“時鐘校準”子界面下改動，如下圖：
圖2 控制屏時間校準界面
手動/自動轉換界面可以調試每個閥門的動作狀態，閥門按鈕紅色時表示閥門關閉，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，如下圖：
圖3 自動/手動轉換界面
注意事項有單獨的界面顯示，里面包含控制屏設置需要注意的相關事項，“分/秒”轉換界面里可以轉換控制屏時間的應用格式，在“分鐘”狀態下，時鐘按分計時。在“秒”狀態下，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調試，非專業人員請謹慎更改。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備主要適用于高鐵高錳地區的地下水除鐵除錳。地下水經過曝氣氧化，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，進而將水中 Fe 2+ 和 Mn 2+ 氧化成不溶于水的 Fe3+和 MnO2,再結合天然錳砂的催化、吸附、過濾作用將水中鐵錳離子去除。
鐵錳氧化反應式如下：
曝氣氧化除鐵、錳砂生物濾膜除鐵反應方程式如下：
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）的地下水經曝氣或加入氧化劑后，水中鐵（錳）離子開始氧化，當水流經錳砂濾層時，在濾層中發生接觸氧化反應及濾料表面生物化學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
經處理后的水，水中鐵≤0.3mg/L，錳≤0.1mg/L。
五、工藝流程：
六、技術參數
序號 | 規格 | 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、根據原水中鐵、猛含量的不同，對應的產品規格型號可進行適當的調整。
2、如原水中鐵、猛含量過高，可采用雙級處理工藝。