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鐵嶺新城生物除鐵錳水廠的設計及水處理運行要點論文
結合鐵嶺凡河新區自來水廠的運行管理，著重以下幾方面論述生物除鐵錳水廠的設計、運行要點。水廠建成于 2008 年 8 月，是一個利用生物除鐵除錳的地下水水廠。
設計能力 4 萬噸 / 日，取凡河、遼河流域地下水，現有供水管井 12 眼，每眼井安裝 160 m3/h 潛水泵，變頻調速調整出水量，濾前正常原水水質 ：色度 40 度 ;濁度 15NTU ;總鐵 3.50 mg/L ;錳 1.10 mg/L。超出國家《生活飲用水衛生標準 GB5749-85》及《城市供水水質標準 CJ/T206-2005》的要求。為除去水質的鐵錳，水廠設有跌水曝氣池和除鐵錳濾池工藝。目前九月上旬濾池穩定運行，濾池出水鐵小于0.007mg/L, 錳小于 0.03mg/L, 出水水質優于國家生活飲用水標準(鐵 0.3mg/L, 錳 0.1mg/L)。
一 、原水鐵錳的形成
新區水源地位于遼河平原的遼河和凡河的階地上。表面是 1 m 的種植土，下面是灰白色、灰色、黃色中細砂，中粗砂含礫，礫石直徑 3 ～ 5cm，分選好，磨圓度好。呈大面積埋藏在遼河平原之下，厚度 10 ～ 28m�；野咨�、灰色、黃色中粗砂、礫砂夾卵礫石，卵石直徑 2 ～ 10cm，分選磨圓度較好。主要分布在凡河兩岸，厚度在 25m 左右。故地下水類型為松散巖類空隙水，屬水量豐富區。
二 、工藝設計及主要參數
鐵嶺新區水廠原水為深井地下水，根據該原水含有鐵錳及氨氮的特點，凈水的主要目的是除鐵除錳及氨氮。凈化工藝采用生物除鐵除錳技術，主要工藝為：二級跌水曝氣，在同一濾池同一濾層中去除鐵錳。
設計的工藝流程及主要參數 ：水廠設計能力 8萬噸，一期為 4 萬噸。曝氣工藝設計采用跌水曝氣方法，采用二級跌水曝氣，通過四個配水方盤將原水自然跌落入底部曝氣池內，以達到曝氣溶氧的目的，單寬流量采用 27 m3/h.m，跌水高度 0.5~1.2m。曝氣池有效容積 120m3，分兩格設置，池深 1.25 m，水深 0.6m。
濾池的設計處理水量為 40000 m3/d, 設計濾速為4.5 m /h, 設計強制校核濾速 4.9 m /h，濾池設計分為兩個系列，每系列 6 格，共 12 格，雙排布置，單池過濾面積為 33 m3, 濾池反沖洗采用單獨反沖洗系統，反沖洗強度為 18L/s.m2. 反沖洗時間 8 分鐘。濾池工作周期為 24~36h，濾池濾料采用天然錳沙，錳沙粒徑 0.6~1.2mm, 厚度 1.2 m。
三、生物除鐵除錳技術的曝氣與傳統除鐵除錳技術的曝氣的區別
1. 生物濾池在運行時，根據有關資料介紹，原水在 PH 中性范圍內，Mn2+的氧化不是錳的氧化物的自催化作用，而是 Fe2+、Mn2+氧化細菌為主的生物氧化作用。研究證明有很大一部分鐵錳氧化細菌屬微好氧菌。過度的曝氣不僅造成能量浪費，還會抑制某些細菌的活性，產生負面影響。因此生物濾池采用弱曝氣方式，而傳統的除鐵除錳工藝在曝氣方面是向水中溶解足夠的氧氣而采取強曝氣方式。
2. 在生物除鐵除錳濾層中不要求散失 CO2，因為水中 CO2是微生物繁殖代謝的重要碳源 ;而傳統的除鐵除錳工藝要充分散除水中的 CO2，提高 PH 值，因此一般都要求較大的曝氣強度。
3. 研究證明 Fe2+對維系生物濾層中生物群系的平衡起到了至關重要的作用，傳統工藝的強曝氣將使原水中大量的 Fe2+在進入濾層前氧化成 Fe3+，Fe3+絮凝體易堵塞濾層和穿透濾層，影響出水水質，而Fe2+的減少又嚴重影響生物濾層的穩定性。
四、水廠運行中的要點
1. 合理調整濾池濾速
濾速不但決定濾后水水質的好壞，還決定了濾池的處理效率。在處理水量一定的情況下，調整投入運行濾池的個數使濾速保持在最佳合理值，達到經濟運行。按設計水量及設計濾速(4.5 m /h)運行，濾池工作周期 24 小時，反沖洗強度為 18L/s·m2，反沖洗時間 8 分鐘，反沖洗耗水率 8%。通過我們的實踐證明，適當的增加濾池，降低濾速，延長單個濾池的工作周期，也能較好的達到經濟運行。濾速2~3m/h，濾池工作周期延長為 48h，反沖洗耗水率降至 7.2%。除鐵除錳效果非常好，水質化驗結果穩定，水質合格率保持 100%。
2. 反沖洗強度要精確測定
濾池能否持續運行，其反沖洗是否合理是關鍵因素。反沖洗好壞由兩個條件決定，即反沖洗強度和反沖洗時間。設計院在設計時已給出兩個參數，但在實際運行時，因為每個水廠所定濾料的產地、粒徑、比重不同，原水的水質、含泥量、污泥的成分不同等因素，還要進行調整，以滿足濾池最佳運行狀態。反沖洗水量要用流量計計量，而不能以水泵銘牌上的流量計算。我廠濾池投入運行后，按設計要求反沖洗時間 8 分鐘，運行后發現反沖洗不徹底，反沖洗后濾料表面積泥。經過反復試驗，確定是反沖洗水泵出水量不夠導致不能達到設計流量18L/s·m2。后經調整反沖洗泵到達設計流量，反沖洗時間降至6～7分鐘后，反沖洗效果即可達到要求。運行 5 年來，再沒有表面積泥。
3. 要保持濾料的表面平整度
濾池在運行一段時間后，濾料會出現高低不平，影響反沖洗效果及濾池壽命、出水水質質量。要及時調整濾料的平整度，使其反沖洗水不會出現短流即反沖洗水部分變清、部分濁度很高的現象，既費水又影響反沖洗效果。
4. 要定期清理曝氣池泥沙。在水廠初始運行時，水量遠小于設計能力，原水帶來的泥沙在曝氣池底沉淀下來，如不及時清理，原水增大時，泥沙會被沖起進入濾池，影響水質。
5. 要注意原水管中泥沙的沉淀。水廠運行初期，原水流量較小，個別管段的雷諾數在 2000 以下，水流帶來的泥沙大部沉淀管底，當原水流量增大，即雷諾數在 2000 以上后，泥沙會被帶起進入水廠，影響濾池工作。因此，我們采用定期增大原水流量，及時排除管底泥沙。理論來源于實踐，同時理論又服務于實踐。通過水廠運行的實踐和摸索，達到經濟效益與社會效益的雙贏。
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