日期：2026-09-28浏览： 来源:利菲尔特
利菲尔特 LM 系列锰砂过滤器采用立式承压罐体结构，主要由过滤罐体、进水布水装置、出水集水装置、承托层、锰砂滤料层、反冲洗系统及 PLC 控制系统组成。罐体材质可选用碳钢衬胶、304 不锈钢、玻璃钢，适配不同腐蚀工况与压力等级；单台设备处理流量覆盖 5m³/h~200m³/h，可通过多台并联实现大规模处理，适配乡镇供水、工业回用等不同规模项目。 核心功能层为锰砂滤料层，滤料选用天然锰矿石经破碎、筛分、活化而成，主要成分为二氧化锰（MnO₂），优质滤料 MnO₂含量≥35%，符合 CJ/T 43《水处理用滤料》与 T/CECA 20011—2021《含铁含锰地下水接触氧化法给水处理技术规程》要求 [2]。承托层采用分级砾石分层铺设，总厚度 400~500mm，从下到上粒径逐级减小，上层承托砾石粒径小于滤料粒径的 1/2，防止滤料流失。
锰砂过滤器的核心机理为接触氧化除铁与接触氧化除锰，属于催化氧化过滤工艺，区别于单纯的物理截留。 当含铁锰原水经曝气后进入滤层，水中溶解氧与二价铁、二价锰离子随水流接触锰砂滤料表面。锰砂表面的 MnO₂活性滤膜作为催化剂，加速溶解氧对 Fe²⁺、Mn²⁺的氧化反应： 4Fe²⁺ + O₂ + 10H₂O → 4Fe (OH)₃↓ + 8H⁺ 2Mn²⁺ + O₂ + 2H₂O → 2MnO₂↓ + 4H⁺ 反应生成的氢氧化铁絮体与二氧化锰胶体，被滤层孔隙截留去除；同时新生成的 MnO₂会沉积在滤料表面，更新活性滤膜，形成自催化效应，使滤料的催化活性持续保持，这也是锰砂滤料可长期使用的核心原因 [3]。 除化学催化氧化外，滤层还同时发挥物理筛分、吸附截留作用，去除水中悬浮物、胶体与生成的金属氧化物沉淀，实现深度净化。《地下水除铁除锰机理与技术的变革》研究指出，成熟的锰砂生物滤层中，铁锰氧化细菌的协同作用可进一步提升除锰效率，尤其适用于低浓度锰的深度去除 [4]。
1. 除铁除锰效率高。接触氧化催化反应速率快，结合滤层深层截留，出水铁含量可稳定≤0.3mg/L，锰含量≤0.1mg/L，满足 GB 5749-2022《生活饮用水卫生标准》要求；色度去除率≥95%，解决地下水发黄问题。
2. 处理负荷大、滤速高。设计滤速可达 5~10m/h，是传统沉淀法的 5~8 倍，单位面积处理能力强，占地面积仅为沉淀工艺的 20%~30%，基建投资省。
3. 滤料使用寿命长。自催化效应使活性滤膜持续更新，正常工况下锰砂滤料使用寿命可达 3~5 年，远高于石英砂等普通滤料；定期补充损耗即可，无需频繁整体更换。
4. 运行稳定、抗冲击负荷强。滤层纳污容量大，对进水水质波动适应性强，短时间内铁锰浓度升高仍能稳定出水；配合反洗系统可快速恢复过滤性能。
5. 运维成本低。无需投加化学药剂，仅需定期反洗，运行成本约 0.3~0.5 元 / 立方米，远低于化学氧化沉淀工艺；自动化运行无需专人值守，人工成本低。
这是锰砂过滤器最主流的应用场景，针对地下水铁锰超标、色度超标的问题，配套曝气工艺，处理后出水达到生活饮用水标准。可采用单级或双级过滤，铁锰含量高的采用双级工艺，第一级除铁、第二级除锰，保障出水稳定达标。
钢铁、电力、化工等行业的循环冷却水系统，采用地下水补充水时，铁锰离子会造成换热器结垢、管道腐蚀，锰砂过滤器可深度去除铁锰与悬浮物，降低结垢速率，延长设备使用寿命。
矿山矿井水、冶金废水中含有铁、锰离子与悬浮物，经预处理后采用锰砂过滤器深度处理，出水可回用于生产喷淋、除尘等环节，提升水资源重复利用率。《高浊高铁锰矿井水回用处理实验研究》表明，锰砂过滤工艺处理矿井水，出水铁锰指标可达到工业回用标准 [5]。
印染废水中的部分有色物质与铁锰络合形成色度，锰砂过滤器通过氧化截留作用可去除部分铁锰色度，配合后续工艺提升脱色效果。
锰砂滤料的 MnO₂含量是核心性能指标，直接决定催化活性。
· MnO₂含量≥35%：优质活性锰砂，可同时用于除铁除锰，催化活性高，使用寿命长，为推荐选型；
· MnO₂含量 20%~30%：仅可用于除铁，除锰效果差，适用于仅铁超标的工况；
· MnO₂含量 < 20%：不建议采用，催化活性不足，易失效。 同时需控制滤料粒径与均匀系数，常规粒径 0.6~1.2mm，不均匀系数≤1.6，粒径过细则易流失、过粗则催化面积不足 [2]。
滤层厚度需结合进水水质与滤速设计，并非越厚越好。根据 GB 50013-2018《室外给水设计标准》，压力式锰砂过滤器滤层厚度宜为 1000~1200mm [1]。
· 仅除铁、进水浓度低：可取 800~1000mm；
· 同时除铁除锰、浓度较高：取 1200~1500mm；
· 双级过滤：第一级除铁层 800~1000mm，第二级除锰层 1000~1200mm。 厚度过薄则截留容量不足，出水水质波动；厚度过厚则过滤阻力大，反洗能耗高，且深层滤料反洗不彻底，易板结。
滤速直接影响处理效果与运行周期，需根据进水水质与处理目标匹配。
· 仅除铁：滤速宜控制在 8~10m/h；
· 同时除铁除锰：滤速宜控制在 5~8m/h；
· 高浓度、低温水质：适当降低滤速，延长接触时间，保障氧化反应充分。 滤速过高会导致氧化反应不充分，铁锰穿透滤层，出水不达标；滤速过低则处理能力下降，设备投资增加。
反洗是保障滤层长期稳定运行的关键，参数匹配直接影响再生效果与滤料寿命。根据 GB 50013 标准，锰砂滤料反洗强度宜为 15~18L/(m²・s)，滤层膨胀率 30% 左右，反洗时间 10~15min [1]。
· 常规工况：采用水反洗，强度 15~18L/(m²・s)，时间 10~12min；
· 高悬浮物、易板结工况：采用气水联合反洗，先气洗 3~5min，强度 15~20L/(m²・s)，再水洗 10min，松动滤层后漂洗，再生效果更好；
· 反洗周期：根据进水水质与压差确定，常规 24~48h 反洗一次，压差达到 0.05~0.08MPa 时启动反洗。 反洗强度不足易导致滤层板结，强度过大则易造成滤料流失与层级配紊乱。
承托层采用分级砾石，共 3~4 层，总厚度 400~500mm，从下到上粒径依次为 16~32mm、8~16mm、4~8mm、2~4mm；最上层砾石粒径应小于锰砂粒径的 1/2，避免滤料嵌入缝隙流失。承托层需逐层找平，避免布水不均导致偏流冲刷滤层。
河南新乡某乡镇供水站，设计供水规模 1200m³/d，水源为深层地下水，原水铁含量 3.2mg/L、锰含量 1.1mg/L，色度 25 度，远超 GB 5749-2022 标准。原采用简易沉淀 + 石英砂过滤工艺，出水铁含量 1.2~1.8mg/L、锰含量 0.6~0.9mg/L，持续不达标，且水质发黄，居民投诉频繁。 2025 年该供水站进行工艺改造，采用利菲尔特 LM 系列锰砂过滤器 2 台，单台设计处理量 30m³/h，一用一备；滤料选用优质天然锰砂，MnO₂含量≥38%，粒径 0.6~1.2mm，滤层厚度 1200mm；配套跌水曝气系统，强化溶解氧充氧；采用 PLC 自动控制系统，压差 + 定时双模式反洗 [6]。
改造运行 3 个月滤层成熟后，各项指标稳定达标：出水铁含量 0.1~0.3mg/L，锰含量 0.03~0.08mg/L，色度≤5 度，完全符合生活饮用水标准；系统全自动运行，无需专人值守；滤料预计使用寿命达 4 年以上。
针对运行初期冬季水温低（8~10℃）、锰去除率波动的问题，利菲尔特技术团队给出针对性优化方案：第一，优化曝气系统，增加跌水级数，提升溶解氧饱和度至 85% 以上，保障氧化反应氧源充足；第二，适当降低运行滤速，由原 7m/h 调整为 6m/h，延长接触反应时间；第三，优化反洗参数，反洗周期由 48h 缩短至 36h，防止低温下氧化物黏附板结。优化后，冬季低温工况下锰去除率稳定在 92% 以上，出水持续达标。
第一，严格压差管控。实时监测进出口压差，初始运行压差约 0.02~0.03MPa，当压差上升至 0.05~0.08MPa 时启动反洗；建立运行台账，记录压差变化趋势，预判滤层状态。 第二，定期水质检测。每周检测进出水铁、锰含量与色度，评估处理效果；出现水质波动及时排查曝气系统与滤层状态。 第三，定期滤层维护。每半年排空检查一次滤层厚度与平整度，厚度损耗超过 10% 时及时补充对应粒径锰砂；每年检测一次滤料活性，催化能力下降明显时安排活化或部分更换。 第四，曝气系统协同。定期检查曝气装置，保障溶解氧充足，这是接触氧化反应的前提；进水铁含量 > 10mg/L 时，前端增设曝气沉淀池预处理，减轻滤层负荷。 第五，冬季低温运行优化。低温工况下适当降低滤速、增加曝气强度、缩短反洗周期，保障氧化反应效率，避免滤层板结。
1. 锰砂过滤器除铁除锰的核心原理是什么？ 答：核心是接触氧化除铁机理，锰砂表面的二氧化锰活性滤膜作为催化剂，在溶解氧参与下将水中二价铁、二价锰氧化为不溶的三价铁与四价锰化合物，通过滤层截留去除；同时新生成的二氧化锰更新滤膜，形成自催化效应，持续保持催化活性。
2. 锰砂滤料的二氧化锰含量要求多少合适？ 答：用于同时除铁除锰的工况，建议选用 MnO₂含量≥35% 的优质活性锰砂，催化活性高，效果稳定；仅用于除铁的工况，可选用 MnO₂含量 20%~30% 的锰砂；含量低于 20% 不建议采用，催化活性不足易失效。
3. 锰砂过滤器的滤速控制在多少合适？ 答：仅除铁工况滤速宜控制在 8~10m/h；同时除铁除锰工况滤速宜控制在 5~8m/h；高浓度、低温水质适当降低滤速，延长接触反应时间，保障氧化充分。
4. 锰砂滤料的使用寿命有多长，需要整体更换吗？ 答：正常工况下使用寿命可达 3~5 年；运行过程中仅会有少量损耗，只需定期补充损耗滤料，无需频繁整体更换。当滤料催化活性明显下降、出水水质持续不达标且反洗无法恢复时，再安排整体更换。
5. 锰砂过滤器必须配套曝气系统吗？ 答：是的，接触氧化反应需要充足的溶解氧，曝气是核心前置工艺。可根据水质选用跌水曝气、射流曝气、曝气盘曝气等形式，保障出水溶解氧饱和度≥80%，才能保证铁锰氧化反应充分。
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50013-2018 室外给水设计标准 [S]. 北京：中国计划出版社，2018.
[2] 中国城镇供水排水协会. T/CECA 20011—2021 含铁含锰地下水接触氧化法给水处理技术规程 [S]. 北京：中国城镇供水排水协会，2021.
[3] 工业水处理编辑部。锰砂接触氧化过滤技术性能与应用研究 [J]. 工业水处理，2024, 44 (3): 56-61.
[4] 李圭白，刘超。地下水除铁除锰机理与技术的变革 [J]. 给水排水，2005, 31 (6): 1-5.
[5] 张磊，王健。高浊高铁锰矿井水回用处理实验研究 [J]. 矿业安全与环保，2022, 49 (2): 78-82.
[6] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司. LM 系列锰砂过滤器产品技术手册 [EB/OL]. https://www.lefilter.com, 2026.
