给水处理中软填料过滤除铁

刘晓阳¹，周 驰²，周 利³
（1.深圳市地铁有限公司，广东 深圳 518049；2.深圳市中建实业股份有限公司，广东 深圳 518005；
3.青岛建筑工程学院，山东 青岛 266033）

　　摘要：简要介绍了给水处理中软填料过滤除铁的试验流程和过滤器的特点，并对此除铁过滤器的机理进行了理论分析，通过试验得出结论，采用曝气－软填料过滤工艺去除地下水中的铁，曝气强度不宜过大，宜采用一曝一滤工艺。
　　关键词：过滤器；滤料丙纶丝；过滤效率
　　中图分类号：TU991.24
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455(2001)03-0011-02

Iron Removal by Filtration with Soft Fiber Mass in Feed Water Treatment
LIU Xiao-yang¹，ZHOU Chi²，ZHOU Li³
(1.Shenzhen Metro Co., 1td，Shenzhen 518049，China；2.Shenzhen China State Construction Industrial Co., 1td，Shenzhen 518005，China；3.Qingdao Institute of Architecture and Engineering，Qingdao 266033，China)

　　Abstract:A brief introduction is made to the process flow of the test for iron removal by filtration using soft fiber mass in feed water treatment and to the process flow of the test for iron removal by this filter analyzed theoretically．It is concluded through the test that when the process of aeration-filtration with soft fiber mass is used fo the removal of iron from ground water the intensity fo the aeration should not be too high and the process of one aeration + one filtration should be used．
　　Key words:filter；polypropylene fiber；filter efficiency

　　黑龙江鹤岗某电厂采用地下水为水源，该地区地下水含铁量较高，需进行除铁处理，采用软填料过滤罐除铁工艺具有占地小、投资少的优点，经水质监测部门检测，出水水质达到相关标准。

1 试验介绍

1.1 试验流程介绍
　　试验流程如图1所示，原水为地下水，流量为1.0m³/h，经曝气后进入集水池1，经过滤罐1过滤，出水经曝气后进入集水池2，再经过滤罐2过滤，完成其处理流程。

1.2 过滤器特点
　　采用的过滤器以合成纤维（丙纶长丝）为滤料，在纤维束的周围或中间装有密闭式胶囊，将过滤器内部分隔为过滤室和加压室^[1]，过滤器的构造如图2所示。过滤时，胶囊内充有一定体积的水，使过滤室内的纤维丝被紧密压实。反冲洗时，将囊内水排掉，使纤维束恢复原来的松散状态，通过气流和水流的逆向剧烈碰撞搅动，使纤维上的附着物脱落下来，反洗出水变清时，停止反洗。

　　采用一般钢性滤料，如石英砂、锰砂、元烟煤、陶粒等，当其粒径及级配选定后，其密实程度亦随之而定，很难在过滤运行中予以改变，为了反洗，只能依靠反冲水使滤料层膨胀。但对软性纤维束而言，安装后原状属松散状态，符合清洗的要求，而过滤运行时，则依靠囊内充水的多少，适当调整纤维束的密实程度，以满足净水水质的要求，这是此过滤器的特点。

2 过滤器除铁机理分析

　　过滤器选用丙纶长丝为滤料，其纤维丝的直径仅几十微米左右，比表面积巨大，同时其表面显负电性，能吸附水中两价铁离子，在水中溶解氧的参与作用下，逐渐生成铁质滤膜，将铁除掉，通过理论分析和实验研究，可以认为：本过滤器的除铁机理属于曝气接触氧化法，具有良好的除铁性能。
　　同时，丙纶丝在胶囊充水后，其密实程度进一步提高，三价铁离子的水解产物，通过机械截留和吸附，也能被截留去除，但这只占较小比例。

3 试验中问题讨论

　　针对该过滤器，相关条件参数，如充水量、滤速、清洗时水气的流量与方向，非一般过滤器所具有，需要通过生产试验得出数据及规律，方能保证过滤器高效工作。
3.1 过滤稳定性判断
3.1.1 出水含铁量判断
　　取调试期间^[2]，滤罐的三组运行曲线绘出图3，从最初出水含铁量的高低，含铁量逐时下降的速度以及周期内平均含铁量的多少来看，成熟过程之初，最初出水含铁量较高，逐时下降较快，周期内平均含铁量超标甚多，成熟过程中段，最初出水含铁量稍高，逐时下降变缓，周期内平均含铁量超标不多，当进入成熟状态，最初出水含铁量较低，逐时变化稳定的周期内，平均含铁量达标。在调试阶段中，随着运行周期的延长，有关参数变化符合上述规律时，可以相信：滤料正在成熟中。

3.1.2 过滤罐出水水头损失判断
　　当滤罐充水量和流量一定时，随着时间的推移，水头损失逐渐增加，达到一定值时开始稳定（见表1），说明滤料已经成熟，过滤达到稳定状态。

3.2 Fe³⁺对过滤除铁效果的影响
　　将几组有代表性的运行数据列于表2中^[2]，并加以分析：

　　罐2二次滤后出水合格，总铁均在0.3mg/L以下，其总铁中Fe³⁺占多数，甚至全部是Fe³⁺，这表明与Fe²⁺相比，Fe³⁺更难以去除。
　　从表2中可以发现，原水中，铁基本以Fe²⁺形态存在，一次曝气后，部分Fe²⁺转成Fe³⁺，经过一次立滤后，数量减少。二次曝气后，Fe³⁺再次上升，其数值基本与一次曝气后的数值相当。难以去除的Fe³⁺以较高含量进入罐2，影响最终出水的水质。
　　所以，为了降低最终出水的含铁量，除了减少原水中的Fe³⁺含量外，主要是设法减少Fe³⁺曝气后增值。

3.3 减少流程中Fe³⁺生成的方法
　　曝气后水中Fe³⁺的增量与水中溶解氧含量以及入罐前的停留时间有关。曝气强度固定时，停留时间越长，由Fe²⁺转化成的Fe³⁺越多，这不利于滤后水的水质。在生产试验中通过增加流量和减小调节池容积来缩短曝气后水在池内的停留时间，均使出水获得提高；同时Fe³⁺的增量，很明显与曝气强度、充氧量有正相关关系。根据试验得出以下经验：当还需曝气时，可适当充氧，但不一定要强曝气；在一定条件下，可减少曝气次数，尽量采用一曝一滤系统，而非二曝二滤系统，同时还可以降低成本。

4 结论

　　①在适当的曝气条件下，纤维束过滤器具有良好的除铁能力。
　　②纤维束过滤器的除铁机理基本上仍属于曝气接触氧化除铁法除铁。但曝气强度不宜过大，宜采用一曝一滤工艺流程。

参考文献：
　　[1]姚继贤．LLY高效过滤器的机理与实验研究[J]．中国东北电力学院学报，1990.(2)．
　　[2]周利．软填料新型过滤器地下水除铁除锰的试验与研究[D]．硕士毕业论文，1993．

作者简介：
　　刘晓阳（1968－），男，工学硕士，工程师。
　　周 驰（1968－），女，工学学士，工程师。
　　周 利（1964－），男，工学博士，副教授。