除铁锰过滤器是一种专门用于去除水中铁、锰离子的水处理设备。铁和锰在水中以多种形态存在，如二价铁离子（Fe²⁺）、三价铁离子（Fe³⁺）、二价锰离子（Mn²⁺）等。当水中铁、锰含量超标时，会导致水的颜色变红、变黄或产生黑色沉淀，并且会影响水的口感，还可能在管道和器具中结垢，对生产和生活用水造成诸多不良影响。除铁锰过滤器通过一系列物理和化学过程，有效地降低水中铁、锰的含量，广泛应用于地下水处理、工业用水预处理等领域。

二、结构组成

1. 罐体

• 材质选择：罐体材质通常有碳钢、不锈钢和玻璃钢。碳钢罐体价格较为经济，但需要进行防腐处理，如内部衬胶或涂漆，防止罐体被水中的化学物质腐蚀。不锈钢罐体（如 304 或 316 不锈钢）具有良好的耐腐蚀性、强度高，适用于对水质要求较高、可能接触腐蚀性物质的场合。玻璃钢罐体质轻、耐腐蚀，成本相对较低，在一般的水处理工程中应用较广。

• 形状与设计特点：罐体一般呈圆柱形，这种形状能够承受较大的内部压力，并且有利于水流的均匀分布。罐体顶部设有进水口和排气口，进水口用于引入待过滤的水，排气口在注水初期用于排出罐体内的空气，防止产生气阻。罐体底部设有出水口和排污口，出水口用于排出过滤后的水，排污口用于定期排出积累在滤层底部的杂质。

2. 布水装置

• 功能与原理：布水装置位于罐体顶部，主要功能是将进水均匀地分布在滤层的表面。常见的布水装置有喷头式和穿孔管式。喷头式布水装置通过多个喷头将水均匀地喷洒在滤层上，使水能够均匀地渗透进滤层孔隙进行过滤；穿孔管式布水装置是在管道上开有许多小孔，水从小孔流出，均匀地分布在滤层表面，从而保证水流在整个滤层上均匀分布，避免出现局部水流过快或过慢的情况。

• 对过滤效果的影响：良好的布水装置能够确保水流在滤层的横截面上均匀分布。如果布水不均匀，会导致部分区域的滤层过度使用，而其他区域未充分发挥过滤作用，从而降低过滤效果，缩短滤层的使用寿命。

3. 滤层

• 锰砂滤料：锰砂是一种天然的滤料，主要成分是二氧化锰（MnO₂）。它对水中的铁、锰离子有很强的氧化和吸附作用。锰砂表面的二氧化锰可以作为催化剂，将水中的二价铁离子氧化为三价铁离子，二价锰离子氧化为四价锰离子，这些高价态的铁、锰离子更容易形成沉淀而被去除。锰砂的粒径一般在 0.5 - 2.0mm 之间，其比表面积较大，能够提供丰富的吸附位点。

• 石英砂滤料（辅助）：石英砂主要成分是二氧化硅（SiO₂），硬度较高，化学性质稳定。在除铁锰过滤器中，石英砂通常作为支撑层或辅助滤料。它可以防止锰砂滤料的流失，并且在一定程度上也能拦截水中的大颗粒杂质。石英砂的粒径一般大于锰砂，例如在 0.8 - 2.5mm 之间。

• 滤料种类与特性：

• 滤层厚度与填充方式：滤层厚度根据进水铁、锰含量和过滤要求而定，一般锰砂滤层厚度在 0.8 - 1.5m 之间，石英砂支撑层厚度在 0.2 - 0.5m 之间。填充方式要保证滤料的均匀分布，避免出现空隙或堆积过密的情况。在填充过程中，先填充石英砂支撑层，然后再填充锰砂滤料。

4. 集水装置

• 结构与工作方式：集水装置安装在罐体底部，用于收集经过滤层过滤后的水。通常由穿孔管和滤帽组成。穿孔管能够使过滤后的水均匀地汇集，滤帽则防止滤料颗粒随水流出。经过过滤的水通过穿孔管汇集后，从出水口流出过滤器。

• 重要性：集水装置的设计直接关系到过滤后水的质量和流量。如果集水不均匀，可能会导致部分未经过充分过滤的水混入已过滤的水中，降低出水水质。同时，良好的集水装置可以保证水流畅通地流出过滤器，避免在罐体内产生积水现象，影响过滤效果。

三、工作原理

1. 氧化作用：当含有铁、锰离子的水进入除铁锰过滤器后，在滤层中，锰砂表面的二氧化锰作为催化剂，将水中的二价铁离子（Fe²⁺）氧化为三价铁离子（Fe³⁺），反应式为：；同时将二价锰离子（Mn²⁺）氧化为四价锰离子（Mn⁴⁺），反应式为：。这些氧化反应生成的氢氧化铁（Fe (OH)₃）和氢氧化锰（MnO (OH)₂）是难溶性的沉淀物。

2. 吸附和沉淀作用：氧化后的铁、锰沉淀物在滤层中被锰砂和石英砂吸附和拦截。锰砂具有较大的比表面积，能够吸附铁、锰沉淀物；石英砂则可以拦截这些沉淀物，防止它们随水流流出过滤器。随着过滤过程的持续进行，沉淀物在滤层中逐渐积累，定期通过排污口排出。

3. 过滤作用：除了氧化和吸附沉淀作用外，滤层还起到了物理过滤的作用。水中的其他悬浮物、胶体等杂质在通过滤层时，被锰砂和石英砂的孔隙所拦截，进一步提高了水质。

四、特点

1. 高效去除铁锰：除铁锰过滤器对铁、锰离子的去除效果显著。对于铁离子的去除率可以达到 90% 以上，对于锰离子的去除率一般也能达到 80% - 90% 左右，能够有效降低水中铁、锰的含量，使水的颜色和口感得到明显改善。

2. 运行稳定可靠：只要定期进行反冲洗和维护，设备可以长期稳定运行。滤层中的锰砂和石英砂具有较长的使用寿命，一般可以使用数年，而且设备的结构简单，操作方便，不容易出现故障。

3. 操作简便：设备的操作主要包括控制进水流量、定期进行反冲洗等基本操作。反冲洗过程可以通过自动化控制系统实现，也可以手动操作，不需要复杂的专业技能。通过观察进出口压力差、出水水质等指标，就可以很容易地判断设备的运行状态和是否需要进行维护。

4. 适用范围广：除铁锰过滤器可以处理各种含有铁、锰离子的水，包括地下水、地表水等。它在生活饮用水处理、工业用水预处理等领域都有广泛的应用，能够满足不同用户对水质的要求。

五、应用领域

1. 生活饮用水处理：在以地下水为水源的生活饮用水处理中，除铁锰过滤器是一种非常重要的设备。地下水常常含有较高浓度的铁、锰离子，通过除铁锰过滤器处理后，可以有效去除铁、锰，使饮用水的颜色清澈透明，口感良好，并且可以防止铁、锰在供水管道中结垢，延长管道的使用寿命。

2. 工业用水预处理：在工业生产中，许多工艺对水中铁、锰含量有严格的要求。例如，在纺织印染行业，铁、锰离子可能会影响染色效果；在造纸工业中，铁、锰离子可能会导致纸张发黄。除铁锰过滤器作为工业用水的预处理设备，可以去除水中的铁、锰离子，为后续的生产工艺提供优质的进水，保证产品质量。