第一阶段:氧化 — “变铁为泥”
这是整个工艺的化学核心,目的是将可溶的亚铁离子转化为不溶的三价铁。
目的:将 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺。
生成的 Fe(OH)₃ 是红褐色的胶体或细小沉淀物。
常用方法:
曝气氧化法(最经济):
设备:跌水曝气塔、鼓风曝气池、射流曝气器。
原理:向水中充入空气,利用空气中的 氧气(O₂) 作为氧化剂。
适用:铁含量较低(<10 mg/L),pH较高(>6.8)的情况。
学药剂氧化法(更强效):
氧化剂:氯(Cl₂)、次氯酸钠(NaClO)、高锰酸钾(KMnO₄)、过氧化氢(H₂O₂)。
理:加强氧化剂,快速、彻底地氧化Fe²⁺。
适用:铁含量高、水温低、或需要同时去除锰(Mn²⁺)和有机物的场合。
关键:需精确控制投加量,过量氧化剂可能对后续工艺或出水水质造成影响。
关键控制参数:
pH值:pH > 6.0时,氧气氧化速率才显著;pH > 7.0时,反应迅速。通常需将pH调至7.5以上以获得最佳效果。
氧化还原电位:监测ORP值可判断氧化是否完全。
反应时间:一般需要 15 - 30分钟 的接触反应时间。
第二阶段:沉淀/絮凝 — “聚泥成团”
氧化生成的Fe(OH)₃颗粒非常细小,难以快速沉降,此阶段目的使其聚集变大,便于分离。
pH精细调节:
Fe(OH)₃在 pH 7-9 范围内溶解度最低,沉淀最完全。通常会投加 石灰(Ca(OH)₂) 或 液碱(NaOH) 进行精确调节。
混凝与絮凝:
混凝:投加 无机混凝剂,如聚合氯化铝。它们能中和胶体颗粒表面的负电荷,使其脱稳,相互碰撞结合成微小絮体。
絮凝:投加 有机高分子絮凝剂,如聚丙烯酰胺。其长链分子像“搭桥”一样将微小絮体捆绑、聚集成肉眼可见的、大而密实的矾花。
固液分离:
沉淀池(如斜管/板沉淀池):利用重力作用,让絮体沉降到底部,上清液流出。优点是运行稳定、成本低。
气浮池:通过微气泡附着在絮体上,使其快速上浮至水面后被刮除。适用于 低温、低浊、含油或轻质悬浮物 的水质,分离效率更高、速度更快。
第三阶段:过滤 — “终极把关”
沉淀池出水仍可能携带少量细微絮体,过滤是最终的精处理和安全屏障。
设备:多介质过滤器(常用“无烟煤+石英砂+石榴石”组合)。
作用:机械截留穿透沉淀单元的残余悬浮物和胶体,确保出水浊度稳定低于1 NTU,总铁含量稳定达标(通常<0.3 mg/L)。
维护:过滤器需要定期进行反冲洗,以清除截留的杂质,恢复过滤能力。
附属单元:污泥处理
沉淀池和气浮池产生的 铁泥(主要成分为Fe(OH)₃) 需要妥善处理。
流程:污泥收集 → 污泥浓缩池 → 脱水机(如板框压滤机、离心机)→ 泥饼外运处置。