乐山基地无阀滤池整治

1、乐山基地无阀滤池整治过程分析摘要：滤料层是无阀滤池核心部分，是保证水处理效果的重要部位。乐山基地使用的锰砂滤料是从天然锰矿石加工而成，外观呈褐色，对于地下水除铁、除锰有独特的效果，在长时间（因水质、滤料质量而异，一般3-6年）水处理过程中，滤料的截污能力逐步下降，一是由于在反冲洗过程中，反冲洗水流引起锰砂之间剧烈碰撞，造成粒度不匀和粒度偏小；其二，反冲洗并不能彻底清除锰砂滤料上的污染物，长时间的累计后滤料间的污染物就会越来越多，势必降低锰砂滤料的处理效果；其三，锰砂滤料中的MnO2与Fe2+反应，作为一种不可逆的氧化还原反应，锰砂滤料的MnO2含量逐步降低，因而对水中铁锰离子的催化、吸附和过滤

2、效果随之下降。锰砂滤料拦污能力的下降直接导致后续使用消毒剂的效果。二氧化氯有极强的氧化性，会将水中遗留的铁锰离子氧化，故处理后的水呈现黄色，并且余氯含量始终不能提高，处理水的浊度居高不下。一、 乐山基地无阀滤池整治前状态分析基地滤池整治前出厂水水质监测数据如下（表1）：表1 基地滤池整治前出厂水水质监测数据时间Fe（mg/L）Mn（mg/L）余氯（mg/L）浊度（NTU）加药2015-04-0215:300.520.770.032.122瓶16:300.820.770.032.912瓶2015-04-039:000.750.770.012.752瓶15:300.510.770.032.862瓶

3、表2 原水水质监测数据Fe（mg/L）Mn（mg/L）余氯（mg/L）浊度（NTU）1.980.77-0.92按照生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的规定，Fe的含量不得高于0.3 mg/L，Mn的含量不得高于0.1 mg/L，余氯不低于0.1 mg/L，浊度不得高于1NTU。1可以看出，基地出厂水的各项测量数据均不符合要求。对于Fe、Mn两项指标，居高不下的原因有两方面。第一，原水中二者含量过高，超过无阀滤池处理能力。第二，无阀滤池除铁除锰效果衰减甚至完全失效，消毒药剂的氧化性使未被除去的Fe、Mn氧化产生带颜色的胶体和沉淀。根据原水监测数据（表2），两项指标均处于无阀滤池处理能力

4、的合理范围，故此原因一可以排除。原水浊度0.92NTU，已经符合生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的规定，但在出厂水检测中呈现出大于2NTU的高浊度现象，证明水中污染物含量增加，并且这种增加不是随机的，是一种稳定的现象。水中污染物按其存在状态分为：悬浮物、胶体、溶解物。在水处理过程中，管路均是封闭的压力输水管道，水处理构筑物也是做了严格的卫生保护措施，所以，几乎没有任何外来污染物质进入水体，只有在水处理过程中由于物理、化学或生物等原因产生了水中污染物质的增加。悬浮物可通过肉眼观察看到，但基地出厂水清澈透亮，没有肉眼可观察到的杂质，故可以排除悬浮物的可能。至此，就可以肯定是原因二，即无

5、阀滤池未彻底出去水中铁锰，在消毒过程中被消毒剂ClO2氧化产生高浊度水。另外，出厂水略微泛黄，浊度居高不下，余氯始终提不高三个问题也佐证了这种判断。乐山基地使用的锰砂滤料是从天然锰矿石加工而成，外观呈褐色，对于地下水除铁、除锰有独特的效果，在长时间（因水质、滤料质量而异，一般3-6年）水处理过程中，滤料的截污能力会逐步下降。第一，在反冲洗过程中，反冲洗水流引起锰砂之间剧烈碰撞，造成粒度不匀和粒度偏小。滤料粒径级配是指滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。粒径是指正好可通过某一筛孔的孔径。为了保证滤料的反冲洗效果，反冲洗要求滤料间必须有足够的碰撞力度和碰撞频率，也就是冲洗强度。2但是反冲洗会对滤料颗

6、粒级配产生影响，碰撞产生的细微粒会随着冲洗水流被带出外，这种现象会产生恶性循环，进一步破坏滤料的颗粒级配。其二，反冲洗并不能彻底清除锰砂滤料上的污染物，长时间的累计后滤料间的污染物就会越来越多，势必降低锰砂滤料的处理效果。锰砂滤料对除铁除锰效果的决定性因素是其中的MnO2的含量。在地下水曝气接触氧化法中，铁锰的氧化去除主要是滤料上包覆的铁质及锰质活性膜的催化氧化作用，而非锰砂滤料本身。3Fe2+、Mn2+被复合锰砂滤膜（溶解氧、水、MnO2水解反应生成）吸收，经过氧化水解，生成氢氧化物水合分子Fe（OH）3·xH2O和Mn(OH)n·xH2O，形成活性滤膜，覆盖于其表面。随

7、着水处理过程，滤料上吸附的污染物就会越来越多。滤料的反冲洗就是为了缓解这个问题，但是反冲洗并不能完全清除吸附在滤料表面的污染物，所以，由于长时间的累积，滤料表面会形成一层致密的膜，隔绝了滤料与水的接触，滤料中剩余的MnO2就不能发挥作用。如图1，Fe2+Fe2+图1 锰砂滤料表面活性滤膜其三，锰砂滤料中的MnO2与Fe2+反应，作为一种不可逆的氧化还原反应，锰砂滤料的MnO2含量逐步降低；另一方面，活性滤膜结构疏松，长时间的反冲洗会破坏滤膜，并随水流冲出，所以新生成活性滤膜又会重新消耗MnO2。活性滤膜的容量也是有限的，会随水处理过程减小，最终达到饱和。因而对水中铁锰离子的催化、吸附和过滤效果

8、随之下降。以上三种原因共同造成了锰砂滤料除铁除锰效果的衰减，同时也决定了滤料的使用寿命。二、 乐山基地无阀滤池整治思路1、更换锰砂滤料通过以上分析，先对现有锰砂滤料进行更换。原有滤料掏出后，如图2，图2 掏出的旧滤料从图2可以看出，旧滤料的颗粒级配已被完全破坏，原本0.5-4mm的变得很不均匀，有粉末状存在，也有板结严重现象，并且滤料中夹杂的铁质泥含量较高，硬度很大，反冲洗很难将这些铁质泥冲洗干净，日积月累就会越来越多，越来越大。但是需要注意的是，在有的天然锰砂滤池中，滤层上部的锰砂会逐渐形成球状的“锈砂”， “锈砂”表面有一层“活性滤膜”，仍具有接触催化除铁能力。所以，“铁砂”的形成并不一定

9、是天然锰砂失效的标志。当“铁砂”长大致使滤料粒径过粗而影响除铁效果时，才有必要更换部分滤料（需要更换滤料时“铁砂”的大小根据各滤池实际情况而定）。所以，在滤池进行大修时要注意是否有“铁砂”的存在，如果有的话一定要辨别清除“铁砂”大小，如果是小的规格，可以继续使用，可以减少生产成本；如果是大规格，就要更换滤料，以免影响过滤水质。本次滤池整治采用粒径是0.5-4mm的天然锰砂滤料，如图3，图3 新滤料清洗新滤料是从锰矿石中筛选加工而来，含有很多粉尘，为防止太多粉尘进入滤池并沉积到底部空间，必须对新滤料进行池外清洗，直到冲洗流出水流不再挟带明显污泥，才可以开始铺装。基地滤池本次铺装滤料厚度严格控制在

10、700-800mm，每50mm划标线，每层铺均匀后再铺装上二层。滤料铺装完成后，反复进行强制反冲洗，直至水流不再有明显浑浊现象。接着，按铁路给水管理规程第99条之规定，滤池新装滤料后，滤料应在含氯量0.3 mg/L以上的溶液中浸泡24 h，经检验滤后水合格后，并冲洗两次以上方能投入使用。滤池初用或冲洗后上水时，池中的水位不得低于排水槽，严禁暴露砂层。4基地滤池浸泡时间长达36h。2、改造曝气装置针对利用空气加强对水中铁、锰离子的曝气氧化这一目的，基地对曝气装置进行改造，如图4，图4 曝气装置改造原有水箱仅仅起到配水功能，空气曝气由射流器实现。如图5，图5 射流曝气器射流曝气在使用过程中的所表现出来的作用不太明显，Fe2+、Mn2+两项指标并未明显下降，为加强对Fe2+、Mn2+的空气氧化，在配水箱内设置三级跌落装置，如图6，图6 三级跌落装置 三级跌落的设置，充分发挥了空气中氧气对水中Fe2+、Mn2+的氧化作用， Mn2+被氧化成为+4价。（空气对Fe2+的氧化有限，不如MnO2的效果明显）将以上措施后，无阀滤池出水水样测试数据如表3，表3 滤池水箱中水样水质监测数据Fe（mg/L）Mn（mg/L）余氯（mg/L）浊度（NTU）0.19 0.24 0.33 相比于表1中各指标数据，经过上述两