劉曉陽(yáng)1，周 馳2，周 利3
（1.深圳市地鐵有限公司，廣東 深圳 518049；2.深圳市中建實(shí)業(yè)股份有限公司，廣東 深圳 518005；
3.青島建筑工程學(xué)院，山東 青島 266033） 摘要：簡(jiǎn)要介紹了給水處理中軟填料過(guò)濾除鐵的試驗(yàn)流程和過(guò)濾器的特點(diǎn)，并對(duì)此除鐵過(guò)濾器的機(jī)理進(jìn)行了理論分析，通過(guò)試驗(yàn)得出結(jié)論，采用曝氣－軟填料過(guò)濾工藝去除地下水中的鐵，曝氣強(qiáng)度不宜過(guò)大，宜采用一曝一濾工藝。
關(guān)鍵詞：過(guò)濾器；濾料丙綸絲；過(guò)濾效率
中圖分類號(hào)：TU991.24
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：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 黑龍江鶴崗某電廠采用地下水為水源，該地區(qū)地下水含鐵量較高，需進(jìn)行除鐵處理，采用軟填料過(guò)濾罐除鐵工藝具有占地小、投資少的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)部門檢測(cè)，出水水質(zhì)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 1 試驗(yàn)介紹 1.1 試驗(yàn)流程介紹
試驗(yàn)流程如圖1所示，原水為地下水，流量為1.0m3/h，經(jīng)曝氣后進(jìn)入集水池1，經(jīng)過(guò)濾罐1過(guò)濾，出水經(jīng)曝氣后進(jìn)入集水池2，再經(jīng)過(guò)濾罐2過(guò)濾，完成其處理流程。 
1.2 過(guò)濾器特點(diǎn)
采用的過(guò)濾器以合成纖維（丙綸長(zhǎng)絲）為濾料，在纖維束的周圍或中間裝有密閉式膠囊，將過(guò)濾器內(nèi)部分隔為過(guò)濾室和加壓室[1]，過(guò)濾器的構(gòu)造如圖2所示。過(guò)濾時(shí)，膠囊內(nèi)充有一定體積的水，使過(guò)濾室內(nèi)的纖維絲被緊密壓實(shí)。反沖洗時(shí)，將囊內(nèi)水排掉，使纖維束恢復(fù)原來(lái)的松散狀態(tài)，通過(guò)氣流和水流的逆向劇烈碰撞攪動(dòng)，使纖維上的附著物脫落下來(lái)，反洗出水變清時(shí)，停止反洗。 
采用一般鋼性濾料，如石英砂、錳砂、元煙煤、陶粒等，當(dāng)其粒徑及級(jí)配選定后，其密實(shí)程度亦隨之而定，很難在過(guò)濾運(yùn)行中予以改變，為了反洗，只能依靠反沖水使濾料層膨脹。但對(duì)軟性纖維束而言，安裝后原狀屬松散狀態(tài)，符合清洗的要求，而過(guò)濾運(yùn)行時(shí)，則依靠囊內(nèi)充水的多少，適當(dāng)調(diào)整纖維束的密實(shí)程度，以滿足凈水水質(zhì)的要求，這是此過(guò)濾器的特點(diǎn)。 2 過(guò)濾器除鐵機(jī)理分析 過(guò)濾器選用丙綸長(zhǎng)絲為濾料，其纖維絲的直徑僅幾十微米左右，比表面積巨大，同時(shí)其表面顯負(fù)電性，能吸附水中兩價(jià)鐵離子，在水中溶解氧的參與作用下，逐漸生成鐵質(zhì)濾膜，將鐵除掉，通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，可以認(rèn)為：本過(guò)濾器的除鐵機(jī)理屬于曝氣接觸氧化法，具有良好的除鐵性能。
同時(shí)，丙綸絲在膠囊充水后，其密實(shí)程度進(jìn)一步提高，三價(jià)鐵離子的水解產(chǎn)物，通過(guò)機(jī)械截留和吸附，也能被截留去除，但這只占較小比例。 3 試驗(yàn)中問(wèn)題討論 針對(duì)該過(guò)濾器，相關(guān)條件參數(shù)，如充水量、濾速、清洗時(shí)水氣的流量與方向，非一般過(guò)濾器所具有，需要通過(guò)生產(chǎn)試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)及規(guī)律，方能保證過(guò)濾器高效工作。
3.1 過(guò)濾穩(wěn)定性判斷
3.1.1 出水含鐵量判斷
取調(diào)試期間[2]，濾罐的三組運(yùn)行曲線繪出圖3，從最初出水含鐵量的高低，含鐵量逐時(shí)下降的速度以及周期內(nèi)平均含鐵量的多少來(lái)看，成熟過(guò)程之初，最初出水含鐵量較高，逐時(shí)下降較快，周期內(nèi)平均含鐵量超標(biāo)甚多，成熟過(guò)程中段，最初出水含鐵量稍高，逐時(shí)下降變緩，周期內(nèi)平均含鐵量超標(biāo)不多，當(dāng)進(jìn)入成熟狀態(tài)，最初出水含鐵量較低，逐時(shí)變化穩(wěn)定的周期內(nèi)，平均含鐵量達(dá)標(biāo)。在調(diào)試階段中，隨著運(yùn)行周期的延長(zhǎng)，有關(guān)參數(shù)變化符合上述規(guī)律時(shí)，可以相信：濾料正在成熟中。 
3.1.2 過(guò)濾罐出水水頭損失判斷
當(dāng)濾罐充水量和流量一定時(shí)，隨著時(shí)間的推移，水頭損失逐漸增加，達(dá)到一定值時(shí)開(kāi)始穩(wěn)定（見(jiàn)表1），說(shuō)明濾料已經(jīng)成熟，過(guò)濾達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 表1 濾罐水頭損失穩(wěn)定值| 充水量/L | 流量/(m3·h-1) | 水頭損失量/MPa | | 30 | 1.4 | 0.058～0.060 | | 20 | 1.4 | 0.035～0.036 | 3.2 Fe3+對(duì)過(guò)濾除鐵效果的影響
將幾組有代表性的運(yùn)行數(shù)據(jù)列于表2中[2]，并加以分析： 表2 除鐵流程中鐵離子的濃度變化|
流量/
(m3·h-1) | 原水/
(mg·L-1) | 一次曝氣后/
(mg·L-1) | 一次濾后水/
(mg·L-1) | 二次曝氣后/
(mg·L-1) | 二次濾后水/
(mg·L-1) | | Fe3+ | Fe2+ | Fe3+ | Fe2+ | Fe3+ | Fe2+ | Fe3+ | Fe2+ | Fe3+ | Fe2+ | 總Fe | | 1.0 | 0.27 | 11.7 | 0.68 | 10.9 | 0.24 | 0.72 | 0.56 | 0.34 | 0.21 | 0.04 | 0.25 | | 1.0 | 0.36 | 10.9 | 0.71 | 10.2 | 0.45 | 0.54 | 0.63 | 0.29 | 0.12 | 0.00 | 0.12 | | 1.0 | 0.24 | 11.2 | 0.73 | 10.9 | 0.21 | 0.57 | 0.53 | 0.31 | 0.12 | 0.01 | 0.12 | | 1.0 | 1.38 | 10.7 | 2.09 | 9.8 | 0.23 | 0.64 | 0.57 | 0.35 | 0.08 | 0.05 | 0.13 | | 1.0 | 0.27 | 11.6 | 0.81 | 10.8 | 0.26 | 1.04 | 0.60 | 0.53 | 0.12 | 0.00 | 0.12 | | 1.0 | 0.47 | 11.5 | 1.03 | 10.8 | 0.35 | 1.32 | 0.61 | 0.71 | 0.10 | 0.07 | 0.17 | | 1.0 | 0.19 | 11.5 | 0.69 | 11.0 | 0.26 | 1.28 | 0.56 | 0.77 | 0.09 | 0.09 | 0.18 | 罐2二次濾后出水合格，總鐵均在0.3mg/L以下，其總鐵中Fe3+占多數(shù)，甚至全部是Fe3+，這表明與Fe2+相比，F(xiàn)e3+更難以去除。
從表2中可以發(fā)現(xiàn)，原水中，鐵基本以Fe2+形態(tài)存在，一次曝氣后，部分Fe2+轉(zhuǎn)成Fe3+，經(jīng)過(guò)一次立濾后，數(shù)量減少。二次曝氣后，F(xiàn)e3+再次上升，其數(shù)值基本與一次曝氣后的數(shù)值相當(dāng)。難以去除的Fe3+以較高含量進(jìn)入罐2，影響最終出水的水質(zhì)。
所以，為了降低最終出水的含鐵量，除了減少原水中的Fe3+含量外，主要是設(shè)法減少Fe3+曝氣后增值。
3.3 減少流程中Fe3+生成的方法
曝氣后水中Fe3+的增量與水中溶解氧含量以及入罐前的停留時(shí)間有關(guān)。曝氣強(qiáng)度固定時(shí)，停留時(shí)間越長(zhǎng)，由Fe2+轉(zhuǎn)化成的Fe3+越多，這不利于濾后水的水質(zhì)。在生產(chǎn)試驗(yàn)中通過(guò)增加流量和減小調(diào)節(jié)池容積來(lái)縮短曝氣后水在池內(nèi)的停留時(shí)間，均使出水獲得提高；同時(shí)Fe3+的增量，很明顯與曝氣強(qiáng)度、充氧量有正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)得出以下經(jīng)驗(yàn)：當(dāng)還需曝氣時(shí)，可適當(dāng)充氧，但不一定要強(qiáng)曝氣；在一定條件下，可減少曝氣次數(shù)，盡量采用一曝一濾系統(tǒng)，而非二曝二濾系統(tǒng)，同時(shí)還可以降低成本。 4 結(jié)論 ?、僭谶m當(dāng)?shù)钠貧鈼l件下，纖維束過(guò)濾器具有良好的除鐵能力。
?、诶w維束過(guò)濾器的除鐵機(jī)理基本上仍屬于曝氣接觸氧化除鐵法除鐵。但曝氣強(qiáng)度不宜過(guò)大，宜采用一曝一濾工藝流程。 參考文獻(xiàn)：
[1]姚繼賢．LLY高效過(guò)濾器的機(jī)理與實(shí)驗(yàn)研究[J]．中國(guó)東北電力學(xué)院學(xué)報(bào)，1990.(2)．
[2]周利．軟填料新型過(guò)濾器地下水除鐵除錳的試驗(yàn)與研究[D]．碩士畢業(yè)論文，1993．
作者簡(jiǎn)介：
劉曉陽(yáng)（1968－），男，工學(xué)碩士，工程師。
周 馳（1968－），女，工學(xué)學(xué)士，工程師。
周 利（1964－），男，工學(xué)博士，副教授。 | 
