一、工作原理

1. 催化氧化除铁锰： 锰砂中的二氧化锰（MnO?）作为催化剂，促使水中二价铁离子（Fe2?）与溶解氧反应生成氢氧化铁沉淀，二价锰离子（Mn2?）氧化为二氧化锰。反应简化为：\(4Fe^{2+} + O_2 + 10H_2O \xrightarrow{MnO_2} 4Fe(OH)_3 \downarrow\) 生成的铁锰氧化物会在滤料表面形成 “活性滤膜”，持续强化吸附能力。
2. 截留悬浮物： 滤料孔隙结构可拦截水中泥沙、胶体等颗粒，降低浊度，提升水质。

二、核心组成与关键参数

1. 滤料层：
   • 材质：天然锰砂，二氧化锰含量≥35%（高纯度可达 45%），粒径 0.6~1.2mm，滤层厚度 1~1.5 米，需具备高机械强度，避免反洗破碎。
2. 配水与反洗系统：
   • 配水：多孔板 + 石英砂垫层或支管式布水器，确保水流均匀；
   • 反洗：采用水反洗或气水反洗，反洗强度 15~25 升 /（平方米?秒），时间 10~15 分钟，需定期检查反洗排水浊度（应＜3NTU）。
3. 运行参数：
   • 过滤流速：8~12 米 / 小时（常规），15~20 米 / 小时（高负荷需强化预处理）；
   • 进水 pH：除铁≥6.5，除锰≥7.5，酸性水质需投加碱剂调节；
   • 溶解氧：除铁需≥5mg/L，除锰需≥6mg/L，通常通过曝气（如曝气塔、射流曝气）实现。

三、应用场景

• 地下水处理：去除铁（≤10mg/L）、锰（≤1.5mg/L），处理后铁＜0.3mg/L、锰＜0.1mg/L，满足饮用水标准；
• 工业循环水：降低浊度（≤20NTU）和铁离子（≤2mg/L），减少管道结垢；
• 饮用水预处理：当原水铁锰超标且含悬浮物时，作为前端处理单元；
• 矿井水 / 废水回用：去除重金属离子及悬浮物，实现水资源回收或达标排放。

四、常见问题与解决措施

1. 出水铁锰超标：
   • 原因：滤料失效、氧化不充分、反洗不彻底；
   • 解决：更换滤料、增加曝气量、调整反洗周期（如从 24 小时缩短至 16 小时）。
2. 滤层板结 / 压差骤升：
   • 原因：反洗不足、进水浊度高、悬浮物堵塞；
   • 解决：强化预处理（如投加混凝剂）、增加反洗频率、筛分或补充滤料。
3. 反洗效果差：
   • 原因：配水不均、反洗强度不足；
   • 解决：检查布水器是否堵塞、提升反洗水流量或压力。

五、维护要点

1. 滤料更换：正常工况下（铁≤5mg/L），滤料寿命 3~5 年，水质差时每年补充 10%~20%，1~2 年整体检查；
2. 设备防腐：碳钢材质需定期涂刷防锈漆（1~2 年 / 次），防止内部腐蚀；
3. 自动化监控：通过 PLC 联动在线仪表（铁锰、浊度、压差），实时触发反洗，优化运行效率。

六、技术升级方向

• 复合滤料：锰砂与活性炭、陶粒复合，提升有机物与重金属协同去除能力；
• 智能控制：AI 算法动态调整反洗周期，节水 30% 以上，降低能耗；
• 一体化集成：与曝气、沉淀单元组合，适用于农村供水、应急水处理，减少占地。