引言：随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对饮用水水质的要求逐渐提高，饮用水安全和健康饮水日益引起重视。目前自来水的原水资源主要有地下水、湖泊、水库、长江等，枯水期地表水和长江水的浑浊度较高、色度和臭味较大、铁锰浓度偏高，对给水处理系统的技术要求提高。国内自来水厂常规的处理工艺包括混凝沉淀、过滤、消毒等，以上工艺对枯水期地表水或长江水的处理效果不好，占地面积大。因此，亟需一种高效、可靠的给水处理系统。

1 自来水给水处理的工作情况概述

针对铁锰含量超标的地下水，除铁除锰的方法很多，无论是生物氧化还原，还是非生物氧化还原，其机制都是氧化还原法。无论采用生物氧化法还是非生物氧化法其处理效果均与地下水中铁锰含量多少有着密切关系，地下水中的铁一般经过曝气、过滤后都能很好地被去除。但一般认为2价锰在PH值中性条件下，几乎不能被氧化，也有认为，在PH中性条件下铁锰同在一个处理构筑物中，不能同时被去除。然而，实践中绝非全都如此，经过多年调研发现如果地下水铁和锰含量均不太高，一般情况下，经过一级曝气和一级过滤后是能够达到满意效果的。特别是水中铁的含量不该，铁的含量在2~3mg/l时，其除锰效果亦是不错的。

生物氧化法除铁除锰是比较经济的方法，所谓生物氧化法--生物处理，其氧化还原机制是采用某些微生物，这些微生物代谢作用是基于对铁和锰的氧化。如果条件有利、反应很快，这两种元素可被完全去除。氨氮对细菌的喂养是很重要的，因此，当水中含有氨时此种处理方法会提供良好的条件。这些微生物不易事先掌握，而且能够氧化锰的微生物的繁殖只有当铁的含量降到很低时才能发生，这些微生物繁殖很慢。根据这一特点不难看出，欲处理同时含有铁锰、且含量较高的水时，必须先除铁、再除锰。微生物存在于砂滤料表面的生物膜中，当水中有氨存在时对其繁衍是有利的。部分自来水厂设计工艺流程均是两曝两滤，然而目前这水厂实际运行均为一级曝气两级过滤，出水水质除铁锰效果相当好。从化验记录看，一滤后锰含量仍超标，通过二滤后却只有痕量。答案是通过一曝一滤后水中铁基本被去除掉，而在通过二滤时，滤料表面上的生物膜起了作用，即发生了生物氧化作用。这种所谓的生物氧化方法与我国的生物固锰方法很相似。

2 铁锰原水的主要特征及危害

2.1原水含铁

当原水中铁的含量超过远卫生标准含量时，它不仅影响造纸、漂洗、纺织业及其他以水为原料的食用水业，更为严重的是，饮用过量的含铁水对人体将带来潜在的健康威胁。据研究成果显示，人体内含有过量的铁时，将患有血色病，人体含铁量较高可造成肝脏、心脏、胰脏、内分泌和关节的不可逆病变。

2.2原水含锰

人体长期摄入过量的锰，可致慢性中毒，锰多是以耳夹形式存在于水中，一旦被氧化生成氧化锰后，导致水体变浑、增大水体色变，其着色能力比铁要高数倍，会污染器皿和衣物。

2.3除铁锰的必要性

水中铁、锰含量过高不仅影响一些产品的质量和外观，更重要的是对人体危害极大。为了保护人体不受危害，国家制定了水中含铁锰的标准限量，在自来水工程中除铁锰是非常必要的。

3.1混合

给水原水首线进入混合池，混合池配有搅拌装置和PAC、PAM药剂添加系统。在混合池内，原水与药剂在机械搅拌的作用下充分混合，使污染物和药剂能充分接触。混合时间30秒。

3.2多级高效絮凝系统

本研究絮凝系统采用多通道折板絮凝，分为三级絮凝。一级絮凝为相对流，二级絮凝为同向流，三级絮凝为直板流。第1絮凝区絮凝时间为：5.9min；第2絮凝区絮凝时间为9.6min；第3絮凝区絮凝时间为：9.2min；总絮凝时间：24.7min。

每级絮凝分为若干个小格，小格之间孔洞上次交错，水流方向为上下流。三级絮凝池的絮凝液回流到二级絮凝池内，使得絮凝效果更好。

不锈钢折板安装成折板箱形式，折板箱高1.75米，箱体放置在下部的支撑角钢上，角钢与池壁预埋钢板焊接固定。

反应池底部二次浇注形成穿孔管排泥斗，穿孔管兼排泥及放空作用，排泥管上设置法兰式电动浆液阀。

3.3高效炭滤膜池

高效炭滤膜池内设有中空柱状不锈钢网滤筒、粉末活性炭以及鼓风曝气系统。高效炭滤膜池内运行分为以下几个阶段：第一阶段为混合阶段，高效炭滤膜池先进行曝气5~10分钟，原水通过鼓风机、穿孔曝气装置和粉末活性炭充分混合，污水中的污染物被粉末活性炭充分吸附；第二阶段为吸附过滤阶段，在强自吸泵的作用下，高效炭滤膜池内中空柱状不锈钢网滤筒内形成负压，粉末活性炭覆在中空柱状不锈钢网滤筒上形成炭滤膜，原水中的污染物被活性炭薄膜吸附和吸附，清水从中空柱状不锈钢网汇入清水干管。第三阶段为冲洗阶段，当粉末活性炭污染物饱和时，离心水泵为高压反冲洗系统提供高压冲洗水，高压反冲洗系统可平行中空柱状不锈钢网滤筒行走，粉末活性炭经过高压水的冲洗可循环使用。反冲洗废水通过反冲洗水泵进入混合池重新处理。

当粉末活性炭吸附饱和后通过管道泵泵入板框压滤进行压滤。

3.4 V型滤池

滤池采用V型滤池, 滤池共16组。每组净尺寸：长13.8米，宽3.75米，深5.1米。V型滤池设计滤速6.65m/h，强制滤速7.1m/h；过滤周期24h。

滤料采用石英砂滤料。石英砂厚度1.5米，石英砂滤料粒径0.9~1.2mm，不均匀系数小于1.4。滤池反冲洗后的水由下部排水槽排入回收水池进行回收利用。

滤池采用长柄滤头小阻力配水系统，采用气水反冲洗方式。反冲洗过程：首先气洗，气冲强度15升/平米.秒，历时2分钟，然后气水同时冲洗，气冲强度15升/平米.秒，水冲强度3升/平米.秒，历时4分钟，然后单独水冲洗，冲洗强度5升/平米.秒，历时6分钟。冲洗全程伴随扫洗，扫洗强度1.7升/平米.秒。滤池反冲洗过程实现自动控制。

结语：

随着经济的发展、城市化水平的提高，城市生活用水量也在逐年增加，对自来水饮水的标准不断提高。目前给水处理技术日趋完善，但是针对水源匮乏地区原水水质不好的前提下，需要一种合适的给水处理技术。本研究探讨了絮凝+高效炭滤膜池+V型滤池的多级处理技术。相对现有技术，本工艺结构简单，操作方便，优化多级絮凝、在V型滤池前设置高效炭滤膜池，通过多个工艺组合，充分发挥各个工艺的作用，可处理污染物高的给水原水，使出水稳定达标，保障饮用水的安全。

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