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铁岭新城生物除铁锰水厂的设计及水处理运行要点论文
结合铁岭凡河新区自来水厂的运行管理，着重以下几方面论述生物除铁锰水厂的设计、运行要点。水厂建成于 2008 年 8 月，是一个利用生物除铁除锰的地下水水厂。
设计能力 4 万吨 / 日，取凡河、辽河流域地下水，现有供水管井 12 眼，每眼井安装 160 m3/h 潜水泵，变频调速调整出水量，滤前正常原水水质 ：色度 40 度 ;浊度 15NTU ;总铁 3.50 mg/L ;锰 1.10 mg/L。超出国家《生活饮用水卫生标准 GB5749-85》及《城市供水水质标准 CJ/T206-2005》的要求。为除去水质的铁锰，水厂设有跌水曝气池和除铁锰滤池工艺。目前九月上旬滤池稳定运行，滤池出水铁小于0.007mg/L, 锰小于 0.03mg/L, 出水水质优于国家生活饮用水标准(铁 0.3mg/L, 锰 0.1mg/L)。
一 、原水铁锰的形成
新区水源地位于辽河平原的辽河和凡河的阶地上。表面是 1 m 的种植土，下面是灰白色、灰色、黄色中细砂，中粗砂含砾，砾石直径 3 ～ 5cm，分选好，磨圆度好。呈大面积埋藏在辽河平原之下，厚度 10 ～ 28m。灰白色、灰色、黄色中粗砂、砾砂夹卵砾石，卵石直径 2 ～ 10cm，分选磨圆度较好。主要分布在凡河两岸，厚度在 25m 左右。故地下水类型为松散岩类空隙水，属水量丰富区。
二 、工艺设计及主要参数
铁岭新区水厂原水为深井地下水，根据该原水含有铁锰及氨氮的特点，净水的主要目的是除铁除锰及氨氮。净化工艺采用生物除铁除锰技术，主要工艺为：二级跌水曝气，在同一滤池同一滤层中去除铁锰。
设计的工艺流程及主要参数 ：水厂设计能力 8万吨，一期为 4 万吨。曝气工艺设计采用跌水曝气方法，采用二级跌水曝气，通过四个配水方盘将原水自然跌落入底部曝气池内，以达到曝气溶氧的目的，单宽流量采用 27 m3/h.m，跌水高度 0.5~1.2m。曝气池有效容积 120m3，分两格设置，池深 1.25 m，水深 0.6m。
滤池的设计处理水量为 40000 m3/d, 设计滤速为4.5 m /h, 设计强制校核滤速 4.9 m /h，滤池设计分为两个系列，每系列 6 格，共 12 格，双排布置，单池过滤面积为 33 m3, 滤池反冲洗采用单独反冲洗系统，反冲洗强度为 18L/s.m2. 反冲洗时间 8 分钟。滤池工作周期为 24~36h，滤池滤料采用天然锰沙，锰沙粒径 0.6~1.2mm, 厚度 1.2 m。
三、生物除铁除锰技术的曝气与传统除铁除锰技术的曝气的区别
1. 生物滤池在运行时，根据有关资料介绍，原水在 PH 中性范围内，Mn2+的氧化不是锰的氧化物的自催化作用，而是 Fe2+、Mn2+氧化细菌为主的生物氧化作用。研究证明有很大一部分铁锰氧化细菌属微好氧菌。过度的曝气不仅造成能量浪费，还会抑制某些细菌的活性，产生负面影响。因此生物滤池采用弱曝气方式，而传统的除铁除锰工艺在曝气方面是向水中溶解足够的氧气而采取强曝气方式。
2. 在生物除铁除锰滤层中不要求散失 CO2，因为水中 CO2是微生物繁殖代谢的重要碳源 ;而传统的除铁除锰工艺要充分散除水中的 CO2，提高 PH 值，因此一般都要求较大的曝气强度。
3. 研究证明 Fe2+对维系生物滤层中生物群系的平衡起到了至关重要的作用，传统工艺的强曝气将使原水中大量的 Fe2+在进入滤层前氧化成 Fe3+，Fe3+絮凝体易堵塞滤层和穿透滤层，影响出水水质，而Fe2+的减少又严重影响生物滤层的稳定性。
四、水厂运行中的要点
1. 合理调整滤池滤速
滤速不但决定滤后水水质的好坏，还决定了滤池的处理效率。在处理水量一定的情况下，调整投入运行滤池的个数使滤速保持在最佳合理值，达到经济运行。按设计水量及设计滤速(4.5 m /h)运行，滤池工作周期 24 小时，反冲洗强度为 18L/s·m2，反冲洗时间 8 分钟，反冲洗耗水率 8%。通过我们的实践证明，适当的增加滤池，降低滤速，延长单个滤池的工作周期，也能较好的达到经济运行。滤速2~3m/h，滤池工作周期延长为 48h，反冲洗耗水率降至 7.2%。除铁除锰效果非常好，水质化验结果稳定，水质合格率保持 100%。
2. 反冲洗强度要精确测定
滤池能否持续运行，其反冲洗是否合理是关键因素。反冲洗好坏由两个条件决定，即反冲洗强度和反冲洗时间。设计院在设计时已给出两个参数，但在实际运行时，因为每个水厂所定滤料的产地、粒径、比重不同，原水的水质、含泥量、污泥的成分不同等因素，还要进行调整，以满足滤池最佳运行状态。反冲洗水量要用流量计计量，而不能以水泵铭牌上的流量计算。我厂滤池投入运行后，按设计要求反冲洗时间 8 分钟，运行后发现反冲洗不彻底，反冲洗后滤料表面积泥。经过反复试验，确定是反冲洗水泵出水量不够导致不能达到设计流量18L/s·m2。后经调整反冲洗泵到达设计流量，反冲洗时间降至6～7分钟后，反冲洗效果即可达到要求。运行 5 年来，再没有表面积泥。
3. 要保持滤料的表面平整度
滤池在运行一段时间后，滤料会出现高低不平，影响反冲洗效果及滤池寿命、出水水质质量。要及时调整滤料的平整度，使其反冲洗水不会出现短流即反冲洗水部分变清、部分浊度很高的现象，既费水又影响反冲洗效果。
4. 要定期清理曝气池泥沙。在水厂初始运行时，水量远小于设计能力，原水带来的泥沙在曝气池底沉淀下来，如不及时清理，原水增大时，泥沙会被冲起进入滤池，影响水质。
5. 要注意原水管中泥沙的沉淀。水厂运行初期，原水流量较小，个别管段的雷诺数在 2000 以下，水流带来的泥沙大部沉淀管底，当原水流量增大，即雷诺数在 2000 以上后，泥沙会被带起进入水厂，影响滤池工作。因此，我们采用定期增大原水流量，及时排除管底泥沙。理论来源于实践，同时理论又服务于实践。通过水厂运行的实践和摸索，达到经济效益与社会效益的双赢。
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