反冲洗水的水温对除铁锰过滤器的运行效果和滤料性能有显著影响,主要通过以下几个方面体现:
一、对滤料物理性能的影响
滤料热胀冷缩效应
低温反冲洗:
水温过低(如<5℃)时,滤料(如锰砂、石英砂)可能因热胀冷缩产生细微裂纹,长期使用会导致滤料破碎率增加,影响滤层结构稳定性。
高温反冲洗:
水温过高(如>40℃)可能加速滤料老化,尤其对改性滤料(如覆锈砂、活性氧化铝)的表面活性物质有破坏作用,降低其对铁锰离子的吸附能力。
滤料层孔隙率变化
低温水黏度较高,反冲洗时水流对滤料的冲刷力减弱,可能导致滤料层膨胀率不足(理想膨胀率通常为 30%~50%),局部滤料无法充分松动,影响杂质剥离效果。
高温水黏度低,反冲洗时水流虽易穿透滤层,但可能导致滤料过度膨胀,甚至出现 “跑料” 现象(滤料随反冲洗水流失)。
二、对化学反应速率的影响
除铁锰过程依赖滤料表面的催化氧化反应(如二价铁氧化为三价铁、锰离子氧化为二氧化锰),水温通过影响化学反应速率间接影响过滤效果:
低温抑制氧化反应
水温每降低 10℃,化学反应速率可能下降约 50%。低温环境下,二价铁、锰离子在滤料表面的氧化速度减慢,导致过滤周期缩短,出水铁锰浓度易超标。
例如:当水温<10℃时,若原水铁含量较高(>5 mg/L),可能因氧化不彻底导致滤料提前失效。
高温加速副反应
水温过高(如>30℃)可能促进水中溶解氧的逸出(溶解氧含量随水温升高而降低),而铁锰氧化需要充足的溶解氧作为氧化剂。溶解氧不足会导致氧化反应不充分,影响去除效率。
此外,高温可能加速滤料表面活性物质的分解,降低催化效率。
三、对微生物活性的影响
低温抑制微生物繁殖
水温<15℃时,滤料层内的铁细菌、锰细菌等微生物活性显著降低,其代谢产生的酶对铁锰离子的催化氧化作用减弱,可能影响生物法除铁锰工艺的效果(若工艺依赖微生物协同作用)。
高温促进生物黏泥生长
水温>25℃时,微生物繁殖速度加快,反冲洗不彻底易导致滤料层内生物黏泥积累,堵塞孔隙并引发异味、腐蚀等问题。高温环境还可能促进藻类滋生,进一步恶化滤池环境。
四、对反冲洗效果的影响
水黏度与水流分布
低温水黏度高,反冲洗时水流在滤料层中的分布均匀性下降,可能导致局部区域反冲洗强度不足,杂质残留。
高温水黏度低,反冲洗水流速虽高,但可能因水流 “短路”(未充分接触滤料)导致冲洗不彻底。
气泡析出与气水混合效果
若反冲洗水温度与滤料层温度差异较大(如突然用冷水冲洗高温滤层),可能因温差导致水中溶解气体析出,形成微小气泡附着在滤料表面,阻碍杂质剥离,降低反冲洗效率。
五、实际运行中的建议水温范围
综合考虑滤料性能、化学反应效率和微生物活性,除铁锰过滤器的反冲洗水温建议控制在 15~30℃ 范围内。具体措施如下:
冬季低温应对
若水源水温过低(如地下水<10℃),可通过换热器适当升温(如利用太阳能或废热),或延长反冲洗时间、提高反冲洗强度(如增加反冲洗流量),弥补低温下水流冲刷力不足的问题。
夏季高温应对
避免使用温度>35℃的水源反冲洗,必要时采用冷却塔降温;
加强反冲洗后的滤料层通风,抑制微生物过度繁殖。
水温突变控制
反冲洗水与滤料层的温差应<10℃,避免因热冲击导致滤料破碎或气泡析出。
总结
水温通过物理作用(滤料结构、水流特性)、化学作用(氧化反应速率)和生物作用(微生物活性)影响除铁锰过滤器的运行。实际应用中需根据水源温度特性优化反冲洗参数,必要时配置水温调节设施,以确保滤料性能稳定和反冲洗效果达标。