锰砂过滤器的主要作用

锰砂过滤器的结构与石英砂过滤器类似，主要由以下部件构成：

1. 罐体： 通常由碳钢（内壁防腐）、不锈钢或玻璃钢（FRP）制成。

2. 核心滤料（锰砂）：

• 天然锰砂： 主要成分是二氧化锰（MnO₂），含量越高，催化效果越好。其黑褐色的颗粒是工作的核心。

• 人造锰砂/涂层滤料： 通过在某些载体（如石英砂）表面覆盖高活性二氧化锰制成，催化效率更高。

3. 承托层： 在锰砂滤料下方，通常由不同粒径的砾石（鹅卵石）分层铺垫，作用是防止细小的锰砂流失，并均匀分布反洗水流。

4. 布水系统： 位于罐体顶部，使进水均匀分布。

5. 集水系统： 位于罐体底部，用于收集过滤后的清水。

6. 控制系统与阀门： 手动或自动（多路阀、PLC）控制，用于过滤和反冲洗操作的切换。

7. 曝气装置（可选但常见）： 很多系统会在过滤器前设置曝气装置，向水中充入氧气，作为氧化剂，提高除铁除锰效率。

1. 氧化过程（核心步骤）：

• 除铁： 4Fe²⁺ + O₂ + 10H₂O → 4Fe(OH)₃↓ + 8H⁺

• 除锰： 2Mn²⁺ + O₂ + 2H₂O → 2MnO₂↓ + 4H⁺

• 含有溶解性二价铁（Fe²⁺）和二价锰（Mn²⁺）的原水，在进入过滤器前或通过滤层时，与溶解氧（O₂）接触。

• 锰砂滤料表面的二氧化锰（MnO₂）作为催化剂，极大地加速了铁、锰的氧化反应。

• 化学反应方程式简化为：

• 生成的Fe(OH)₃（氢氧化铁，红褐色絮状物）和MnO₂（二氧化锰沉淀）都是不溶于水的固体微粒。

2. 过滤与截留过程：

• 这些新生成的固体微粒在随水流通过锰砂滤层时，被滤料层有效地机械截留和吸附。

• 同时，新生成的MnO₂沉淀会附着在原有锰砂表面，更新和维持了“活性滤膜”，实现了自催化循环。

3. 反冲洗过程：

• 当滤层截留的杂质过多，导致系统压差增大时，需要进行反冲洗。

• 反洗水从底部高速流入，将压实的滤料层冲散，使滤料颗粒相互摩擦，剥离掉表面包裹的铁泥、锰泥等污染物，并将其随反洗废水排走，从而恢复滤料的催化活性和过滤能力。

• 地下水处理： 是高铁、高锰地区井水处理的核心设备。

• 市政供水： 以地下水为水源的自来水厂。

• 工业 process 用水： 如锅炉补给水、冷却循环水、电子行业超纯水制备的预处理，防止铁锰离子对设备、膜元件和产品造成危害。

• 酒店、社区、学校： 集中供水系统的水质净化。

• 游泳池水处理： 去除水中的铁锰离子，防止水体着色和池壁染斑。

• 纺织、造纸、染色行业： 防止铁锰离子影响产品质量和色泽。

1. 高效除铁除锰： 对铁、锰的去除率极高，通常可达95%以上，能将水中铁浓度从>5mg/L降至<0.3mg/L，锰降至<0.1mg/L。

2. 催化作用，效果持久： 利用催化反应，不消耗滤料本体（MnO₂），只需在反冲洗时补充少量损耗，运行成本低。

3. 一体化解决： 在去除铁锰的同时，也能有效降低水的浊度、色度和异味。

4. 运行管理简便： 自动化控制下，可实现无人值守运行。

5. 技术成熟可靠： 工艺流程经典，是经过长期实践验证的、处理高铁锰地下水的最经济有效的方法之一。

6. 环保经济： 相较于化学药剂投加法，无二次污染，且能耗较低。