反沖洗水的水溫對除鐵錳過濾器的運行效果和濾料性能有顯著影響,主要通過以下幾個方面體現(xiàn):
一、對濾料物理性能的影響
濾料熱脹冷縮效應
低溫反沖洗:
水溫過低(如<5℃)時,濾料(如錳砂、石英砂)可能因熱脹冷縮產生細微裂紋,長期使用會導致濾料破碎率增加,影響濾層結構穩(wěn)定性。
高溫反沖洗:
水溫過高(如>40℃)可能加速濾料老化,尤其對改性濾料(如覆銹砂、活性氧化鋁)的表面活性物質有破壞作用,降低其對鐵錳離子的吸附能力。
濾料層孔隙率變化
低溫水黏度較高,反沖洗時水流對濾料的沖刷力減弱,可能導致濾料層膨脹率不足(理想膨脹率通常為 30%~50%),局部濾料無法充分松動,影響雜質剝離效果。
高溫水黏度低,反沖洗時水流雖易穿透濾層,但可能導致濾料過度膨脹,甚至出現(xiàn) “跑料” 現(xiàn)象(濾料隨反沖洗水流失)。
二、對化學反應速率的影響
除鐵錳過程依賴濾料表面的催化氧化反應(如二價鐵氧化為三價鐵、錳離子氧化為二氧化錳),水溫通過影響化學反應速率間接影響過濾效果:
低溫抑制氧化反應
水溫每降低 10℃,化學反應速率可能下降約 50%。低溫環(huán)境下,二價鐵、錳離子在濾料表面的氧化速度減慢,導致過濾周期縮短,出水鐵錳濃度易超標。
例如:當水溫<10℃時,若原水鐵含量較高(>5 mg/L),可能因氧化不徹底導致濾料提前失效。
高溫加速副反應
水溫過高(如>30℃)可能促進水中溶解氧的逸出(溶解氧含量隨水溫升高而降低),而鐵錳氧化需要充足的溶解氧作為氧化劑。溶解氧不足會導致氧化反應不充分,影響去除效率。
此外,高溫可能加速濾料表面活性物質的分解,降低催化效率。
三、對微生物活性的影響
低溫抑制微生物繁殖
水溫<15℃時,濾料層內的鐵細菌、錳細菌等微生物活性顯著降低,其代謝產生的酶對鐵錳離子的催化氧化作用減弱,可能影響生物法除鐵錳工藝的效果(若工藝依賴微生物協(xié)同作用)。
高溫促進生物黏泥生長
水溫>25℃時,微生物繁殖速度加快,反沖洗不徹底易導致濾料層內生物黏泥積累,堵塞孔隙并引發(fā)異味、腐蝕等問題。高溫環(huán)境還可能促進藻類滋生,進一步惡化濾池環(huán)境。
四、對反沖洗效果的影響
水黏度與水流分布
低溫水黏度高,反沖洗時水流在濾料層中的分布均勻性下降,可能導致局部區(qū)域反沖洗強度不足,雜質殘留。
高溫水黏度低,反沖洗水流速雖高,但可能因水流 “短路”(未充分接觸濾料)導致沖洗不徹底。
氣泡析出與氣水混合效果
若反沖洗水溫度與濾料層溫度差異較大(如突然用冷水沖洗高溫濾層),可能因溫差導致水中溶解氣體析出,形成微小氣泡附著在濾料表面,阻礙雜質剝離,降低反沖洗效率。
五、實際運行中的建議水溫范圍
綜合考慮濾料性能、化學反應效率和微生物活性,除鐵錳過濾器的反沖洗水溫建議控制在 15~30℃ 范圍內。具體措施如下:
冬季低溫應對
若水源水溫過低(如地下水<10℃),可通過換熱器適當升溫(如利用太陽能或廢熱),或延長反沖洗時間、提高反沖洗強度(如增加反沖洗流量),彌補低溫下水流沖刷力不足的問題。
夏季高溫應對
避免使用溫度>35℃的水源反沖洗,必要時采用冷卻塔降溫;
加強反沖洗后的濾料層通風,抑制微生物過度繁殖。
水溫突變控制
反沖洗水與濾料層的溫差應<10℃,避免因熱沖擊導致濾料破碎或氣泡析出。
總結
水溫通過物理作用(濾料結構、水流特性)、化學作用(氧化反應速率)和生物作用(微生物活性)影響除鐵錳過濾器的運行。實際應用中需根據(jù)水源溫度特性優(yōu)化反沖洗參數(shù),必要時配置水溫調節(jié)設施,以確保濾料性能穩(wěn)定和反沖洗效果達標。