除铁锰水处理设备
JHTM系列分隔式除铁锰水处理设备（专利号：ZL 2015 2 88888888.6 ）
含铁、锰的地下水经强烈的充分溶氧曝气氧化，将水中可溶性低价铁和低价锰氧化成不可溶的高价铁和高价锰离子。曝气的作用一是增加水中的溶解氧；二是驱除水中CO2，以提高水的PH值，使二价可溶性铁氧化成三价不可溶性铁、低价可溶性锰氧化成高价不可溶性锰而沉淀；再经过天然锰砂等过滤材料催化、氧化、吸咐过滤去除水中三价铁形成的絮凝体和二氧化锰固体；尚未被氧化的二价铁、低价锰经锰砂的催化氧化作用和羚基氧化的离子交换作用去除。
一、目前小型供水厂除铁除锰设备存在的问题
小型供水厂除铁除锰设备多采用“压力式天然锰砂接触氧化除铁除锰工艺系统”。该技术适应性强，应用广，节省资金和占地，均采用供水井原水反冲洗。
1 因采用供水井原水反冲洗，反冲洗强度不够，导致锰砂表面的铁泥冲洗不净；锰砂易于板结，水处理效果下降。
2 因非净水反冲洗，锰砂清洗不净；锰砂易于板结，水处理效果下降。
3 操作繁琐，特别是供水泵房管理人员文化水平较低，并均为兼管，责任心差；不能按时反冲洗，导致反冲洗时间延长；锰砂过滤罐超负荷运行，锰砂易于板结，水处理效果下降。
由于以上因素，不仅水处理效果下降，处理后水质不合格；同时导致锰砂使用周期缩短增加运行维护成本。
二、JHTM系列分隔式除铁锰水处理设备功能和技术特点
1 罐体内部采取分隔式过滤，将过滤室分隔成N个单元；在总滤水面积不变的条件下，将滤水平面分成N部分独立的过滤单元，使布水更均匀，提高过滤效果；
示意图：1
未分隔罐体俯视图 分隔后罐体俯视图
2 分单元反冲洗，提高了单位面积反冲洗水量和强度；
3 原水净化后净水反冲洗；反冲洗水来自水源井，反冲洗过程是水源井水经N-1个单元过滤净化后，用净化后的水反冲洗1个单元内锰砂滤料；实现净水反冲洗。
示意图:2
未分隔罐反冲洗示意图 分隔罐反冲洗示意图
阴影部分为过滤水格，空白部分为被反冲洗格
4 阀门改用全自动气动阀门。
5 采用PLC程序控制系统控制，实现无人值守全自动运行。
根据供水需要，设定供水时间；根据供水量、水源井水铁锰含量确定反洗周期和每次反冲洗时间。保证反冲洗频次和质量。
6 采用气水混合（气浮）技术进行反冲洗，即节约反冲洗用水量和电量，又提高了反冲洗质量。
7 反洗水增加量计算
罐体内分隔后，单元隔内滤料反冲洗面积是原面积的1/N，单位面积反洗水量既提高至原来的N倍。如罐内滤室分三个单元，反冲洗强度增加三倍；滤室分四个单元，反冲洗强度增加四倍；
三、全自动分隔过滤罐的技术优势
1分隔式除铁锰滤罐同单体式除铁锰滤罐优势比较
分隔式除铁锰滤罐是将滤罐罐体内做分隔处理，将滤室分成N个独立的过滤单元；这样的结构使得同等处理水量的布水更加均匀，处理效果更加明显。在对滤罐进行反冲洗时，分隔滤罐的优势更加突出。同等水量反冲洗滤罐时，不分隔罐的反洗面积是整个滤罐的截面积，而分隔滤罐的反冲洗面积仅为滤罐截面积的1/N，这样不仅增加了反冲洗强度，又可以实现正洗反冲洗同时进行，因为反冲洗水为处理后的深井水，保证了反洗效果。
2 自动化除铁锰滤罐同手动式除铁锰滤罐优势比较
手动式除铁锰滤罐配套的阀门都是手动阀门，正常供水与反冲洗滤罐时都需要人工手动扳动调换阀门。深井水质较差的泵房需要频繁对过滤罐内滤料进行反冲洗，对于泵房值守人员来说工作量大。
自动化控制的泵房内的所有设备运行都通过控制柜内的PLC电脑程序进行控制。可根据每个泵房的实际供水情况进行有差别的设置。进行设置后所有阀门的动作，包括供水深井泵的启停都不需要值守人员手动操作。
自动化系统组成
地下水除铁除锰过滤罐自动化控制系统使用了电磁阀、气动阀门，由PLC控制系统控制阀门的开关执行；使得过滤罐的供水功能和反冲洗工作完全由程序控制。再加上将自动化控制柜与水源深井做联动，使得供水泵房完全实现自动化无人值守的工作状态。这样既保证了过滤罐的反冲洗频率又保证了供水质量，而且节省了人力物力。
控制屏幕操作界面组成
图1 自动化控制屏主界面
控制屏主界面可以设定供水时间，可分为上午、中午、下午三个时间段，每个供水时段最长供水时间为240分钟（4个小时）。三个供水时段可以单独设定开启或者关闭。
主界面时钟时间可以在“时钟校准”子界面下改动，如下图：
图2 控制屏时间校准界面
手动/自动转换界面可以调试每个阀门的动作状态，阀门按钮红色时表示阀门关闭，阀门按钮绿色时表示阀门开启，一阀一按钮一显示灯分别对应，如下图：
图3 自动/手动转换界面
注意事项有单独的界面显示，里面包含控制屏设置需要注意的相关事项，“分/秒”转换界面里可以转换控制屏时间的应用格式，在“分钟”状态下，时钟按分计时。在“秒”状态下，可以使控制屏的时间分钟以秒计算，这个功能主要用于系统调试，非专业人员请谨慎更改。界面如下图：
图3 注意事项界面
四、 工作原理和水处理效果
1 原理
地下水除铁除锰过滤设备主要适用于高铁高锰地区的地下水除铁除锰。地下水经过曝气氧化，锰砂催化、吸附、过滤等作用，利用曝气装置将空气中的氧气溶于水中，进而将水中 Fe 2+ 和 Mn 2+ 氧化成不溶于水的 Fe3+和 MnO2,再结合天然锰砂的催化、吸附、过滤作用将水中铁锰离子去除。
铁锰氧化反应式如下：
曝气氧化除铁、锰砂生物滤膜除铁反应方程式如下：
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
曝气氧化除锰、锰砂生物滤膜除铁反应方程式如下：
Mn2++O2 = MnO2（S）
Mn2+ +MnO2（S）= Mn2+ ·MnO2（S）4
Mn2+ ·MnO2（S）+ O2 = 2MnO2
含铁（锰）的地下水经曝气或加入氧化剂后，水中铁（锰）离子开始氧化，当水流经锰砂滤层时，在滤层中发生接触氧化反应及滤料表面生物化学作用和物理截留吸附作用，使水中铁（锰）离子沉淀去除。
2 水处理效果
经处理后的水，水中铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L。
五、工艺流程：
六、技术参数
序号 | 规格 | 处理水量 (m³/h) | 罐高 (mm) | 安装高度 (mm) | 管径 (mm) |
1 | Ø1000二隔 | 5-7 | 3400 | 3650 | DN50 |
2 | Ø1200二隔 | 7-10 | 3550 | 3800 | DN50 |
3 | Ø1400三隔 | 10-15 | 3550 | 3800 | DN50 |
4 | Ø1500三隔 | 15-17 | 3600 | 3900 | DN50 |
5 | Ø1600三隔 | 17-20 | 3650 | 3950 | DN80 |
6 | Ø1800三隔 | 20-25 | 3950 | 4250 | DN80 |
7 | Ø2000三隔 | 25-30 | 4050 | 4350 | DN100 |
8 | Ø2200三隔 | 30-35 | 4150 | 4500 | DN100 |
9 | Ø2400三隔 | 40-45 | 4250 | 4600 | DN100 |
10 | Ø2500三隔 | 45- 50 | 4300 | 4650 | DN100 |
11 | Ø2600三隔 | 55 -55 | 4350 | 4700 | DN425 |
12 | Ø2800三隔 | 55-60 | 4450 | 4800 | DN425 |
13 | Ø3000三隔 | 65-70 | 4550 | 4900 | DN150 |
14 | Ø3200三隔 | 65-70 | 4650 | 5000 | DN150 |
注：1、根据原水中铁、猛含量的不同，对应的产品规格型号可进行适当的调整。
2、如原水中铁、猛含量过高，可采用双级处理工艺。