劉曉陽¹，周 馳²，周 利³
（1.深圳市地鐵有限公司，廣東 深圳 518049；2.深圳市中建實業股份有限公司，廣東 深圳 518005；
3.青島建筑工程學院，山東 青島 266033）

　　摘要：簡要介紹了給水處理中軟填料過濾除鐵的試驗流程和過濾器的特點，并對此除鐵過濾器的機理進行了理論分析，通過試驗得出結論，采用曝氣－軟填料過濾工藝去除地下水中的鐵，曝氣強度不宜過大，宜采用一曝一濾工藝。
　　關鍵詞：過濾器；濾料丙綸絲；過濾效率
　　中圖分類號：TU991.24
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：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，該地區地下水含鐵量較高，需進行除鐵處理，采用軟填料過濾罐除鐵工藝具有占地小、投資少的優點，經水質監測部門檢測，出水水質達到相關標準。

1 試驗介紹

1.1 試驗流程介紹
　　試驗流程如圖1所示，原水為地下水，流量為1.0m³/h，經曝氣后進入集水池1，經過濾罐1過濾，出水經曝氣后進入集水池2，再經過濾罐2過濾，完成其處理流程。

1.2 過濾器特點
　　采用的過濾器以合成纖維（丙綸長絲）為濾料，在纖維束的周圍或中間裝有密閉式膠囊，將過濾器內部分隔為過濾室和加壓室^[1]，過濾器的構造如圖2所示。過濾時，膠囊內充有一定體積的水，使過濾室內的纖維絲被緊密壓實。反沖洗時，將囊內水排掉，使纖維束恢復原來的松散狀態，通過氣流和水流的逆向劇烈碰撞攪動，使纖維上的附著物脫落下來，反洗出水變清時，停止反洗。

　　采用一般鋼性濾料，如石英砂、錳砂、元煙煤、陶粒等，當其粒徑及級配選定后，其密實程度亦隨之而定，很難在過濾運行中予以改變，為了反洗，只能依靠反沖水使濾料層膨脹。但對軟性纖維束而言，安裝后原狀屬松散狀態，符合清洗的要求，而過濾運行時，則依靠囊內充水的多少，適當調整纖維束的密實程度，以滿足凈水水質的要求，這是此過濾器的特點。

2 過濾器除鐵機理分析

　　過濾器選用丙綸長絲為濾料，其纖維絲的直徑僅幾十微米左右，比表面積巨大，同時其表面顯負電性，能吸附水中兩價鐵離子，在水中溶解氧的參與作用下，逐漸生成鐵質濾膜，將鐵除掉，通過理論分析和實驗研究，可以認為：本過濾器的除鐵機理屬于曝氣接觸氧化法，具有良好的除鐵性能。
　　同時，丙綸絲在膠囊充水后，其密實程度進一步提高，三價鐵離子的水解產物，通過機械截留和吸附，也能被截留去除，但這只占較小比例。

3 試驗中問題討論

　　針對該過濾器，相關條件參數，如充水量、濾速、清洗時水氣的流量與方向，非一般過濾器所具有，需要通過生產試驗得出數據及規律，方能保證過濾器高效工作。
3.1 過濾穩定性判斷
3.1.1 出水含鐵量判斷
　　取調試期間^[2]，濾罐的三組運行曲線繪出圖3，從最初出水含鐵量的高低，含鐵量逐時下降的速度以及周期內平均含鐵量的多少來看，成熟過程之初，最初出水含鐵量較高，逐時下降較快，周期內平均含鐵量超標甚多，成熟過程中段，最初出水含鐵量稍高，逐時下降變緩，周期內平均含鐵量超標不多，當進入成熟狀態，最初出水含鐵量較低，逐時變化穩定的周期內，平均含鐵量達標。在調試階段中，隨著運行周期的延長，有關參數變化符合上述規律時，可以相信：濾料正在成熟中。

3.1.2 過濾罐出水水頭損失判斷
　　當濾罐充水量和流量一定時，隨著時間的推移，水頭損失逐漸增加，達到一定值時開始穩定（見表1），說明濾料已經成熟，過濾達到穩定狀態。

3.2 Fe³⁺對過濾除鐵效果的影響
　　將幾組有代表性的運行數據列于表2中^[2]，并加以分析：

　　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，甚至全部是Fe³⁺，這表明與Fe²⁺相比，Fe³⁺更難以去除。
　　從表2中可以發現，原水中，鐵基本以Fe²⁺形態存在，一次曝氣后，部分Fe²⁺轉成Fe³⁺，經過一次立濾后，數量減少。二次曝氣后，Fe³⁺再次上升，其數值基本與一次曝氣后的數值相當。難以去除的Fe³⁺以較高含量進入罐2，影響最終出水的水質。
　　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間有關。曝氣強度固定時，停留時間越長，由Fe²⁺轉化成的Fe³⁺越多，這不利于濾后水的水質。在生產試驗中通過增加流量和減小調節池容積來縮短曝氣后水在池內的停留時間，均使出水獲得提高；同時Fe³⁺的增量，很明顯與曝氣強度、充氧量有正相關關系。根據試驗得出以下經驗：當還需曝氣時，可適當充氧，但不一定要強曝氣；在一定條件下，可減少曝氣次數，盡量采用一曝一濾系統，而非二曝二濾系統，同時還可以降低成本。

4 結論

　　①在適當的曝氣條件下，纖維束過濾器具有良好的除鐵能力。
　　②纖維束過濾器的除鐵機理基本上仍屬于曝氣接觸氧化除鐵法除鐵。但曝氣強度不宜過大，宜采用一曝一濾工藝流程。

參考文獻：
　　[1]姚繼賢．LLY高效過濾器的機理與實驗研究[J]．中國東北電力學院學報，1990.(2)．
　　[2]周利．軟填料新型過濾器地下水除鐵除錳的試驗與研究[D]．碩士畢業論文，1993．

作者簡介：
　　劉曉陽（1968－），男，工學碩士，工程師。
　　周 馳（1968－），女，工學學士，工程師。
　　周 利（1964－），男，工學博士，副教授。