[0001] 本发明涉及一种装配式除锰装置及采用该除锰装置的除锰方法，属于水处理技术领域。

[0002] 自来水中过高浓度的锰离子会对人体健康和生产生活造成较大影响，因此自来水中锰的去除一直都是给水处理领域关注的重点。传统的锰离子去除方法有自然氧化法、化
学氧化法、生物处理法、物理吸附法和接触氧化法等，其中，接触氧化法去除进水中锰离子是一种操作简单、运行成本低的常见处理工艺，在长期除锰过程中，进水中锰离子首先被吸附在滤料的表面，然后被氧化为高价态的锰氧化物，从而在滤料的表面形成锰氧化涂层，即“锰质活性滤膜”，该物质具有催化除锰功能，能有效催化二价锰离子和溶解氧在pH较低的条件下发生氧化还原反应。接触氧化法通常使用天然锰砂、天然沸石等滤料，然而，这些滤料对锰的去除需要一定的启动时间，通常为1个月左右，这大大削弱了原水季节性锰超标问题的应急处理能力。同时，现有的除锰装置因结构限制，在其应用至滤池后无法实现快速的取出，因此一般用于长期锰超标的水厂中，而由于多数地表水源中锰离子通常呈季节性变
化规律，因此，开发价格低廉、启动迅速、季节适应性更强的快速除锰装置，来应对突发锰污染显得尤为重要。

[0058] 具体实施方式一：结合图1‑7说明本实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式，基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

[0059] 需要说明的是，本发明关于“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”“顶部”“底部”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所述的结构必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0060] 在本发明的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0061] 一种装配式除锰装置，包括框架体1、吊耳2及若干除锰主体，其中吊耳2固装在框架体1顶端，若干除锰主体安装在框架体1上且除锰主体内部盛装有改性滤料，通过吊装设
备4抓取吊耳2实现框架体1的吊装，进而实现除锰主体在滤池100内的高位与低位调节。

[0062] 本发明所述的装配式除锰装置可适用于自来水厂中的滤池100，特别适用于V型滤池。在季节性锰超标情况下，在滤池100内安装此装配式除锰装置，能够使现有水厂滤池实现应急快速除锰的效果。当进水锰浓度水平较低时，仅使用滤池100的石英砂过滤即可，此时可选择性的将装配式除锰装置移出滤池100。

[0063] 本发明的装配式除锰装置，能够对已建成的滤池100进行除锰的升级改造，在不改变原设施基础上，实现滤池100除锰的功能，以在保障原有设施不停水的情况下更好的应对进水突发锰污染，改造成本低可重复利用，且具有可拆卸性。

[0064] 所述吊装设备4如可以为起吊机。

[0065] 所述改性滤料为具有稳定快速除锰功能的改性滤料。所述改性滤料的制备方法为：

[0066] 步骤1，将滤料使用自来水冲洗3～5次，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温；

[0067] 步骤2，取上述步骤一中的滤料，加入到质量分数为1～2％的氢氧化钠溶液中，混合均匀后在室温下接触震荡，然后用自来水清洗至中性，再使用热空气鼓风干燥在60℃条
件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得碱化滤料；

[0068] 步骤3，将步骤2获得的碱化滤料与4～8％(优选6％)的氯化锰溶液混合，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干
燥，自然冷却至室温，获得二价锰改性滤料；

[0069] 步骤4，将步骤3获得的二价锰改性滤料与2～6％(优选4％)的高锰酸钾溶液混合，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干
至完全干燥，自然冷却至室温，获得活性氧化锰改性滤料；

[0070] 步骤5，将步骤4的活性氧化锰改性滤料与2～6％(优选4％)的高锰酸钾溶液再次混合，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得具有稳定快速除锰功能的改性滤料。

[0071] 所述步骤1中的滤料可以为锰砂、沸石、石英砂、河沙或陶粒等常用净水滤料的任意一种。滤料的粒径范围为1.5～2.5mm，不均匀系数为1.4～1.6。

[0072] 步骤2‑5中所述室温接触震荡时间为12～24h。

[0073] 步骤2中滤料与氢氧化钠溶液的质量比为1:(1～1.5)，

[0074] 步骤3中滤料与溶液的质量比为1:(2～3)，

[0075] 步骤4中滤料与溶液的质量比为1:(2～3)，

[0076] 步骤5中滤料与溶液的质量比为1:(2～3)。

[0077] 上述方法制备出的改性滤料相比于现有传统的锰砂滤料，价格低廉且启动迅速，能够实现高效吸附和自催化氧化作用，可以在水厂内采用自有的滤料和药剂进行快速、安
全地改性，可以实现季节性锰超标三天内快速启用水质可达标的深度除锰滤池。

[0078] 所述除锰主体可以为网箱31或者滤袋32，具体可根据滤池工艺及现场情况选择。

[0079] 所述除锰主体为网箱31时，所述框架体1包括第一主架体11及围设在第一主架体11四周及底部的外围网12，所述第一主架体11内分隔设置有若干网格单元11‑1，若干网箱
31一一对应放置在若干网格单元11‑1内且均与第一主架体11可拆卸连接。如此设计，使得该装配式除锰装置可重复使用十年以上。所述外围网12的网格尺寸为5cmX5cm。所述网箱31为封口设计，由80目不锈钢纱网和长方体不锈钢龙骨组成，龙骨尺寸与网格单元11‑1的尺寸嵌合，网箱31的封口可以通过在网箱31顶部设置可开合的网状顶盖实现，网格单元11‑1内的网箱31与第一主架体11之间的可拆卸连接通过布置在网箱31顶部和底部的可拆卸卡
扣实现。

[0080] 所述除锰主体为滤袋32时，滤池100内装有承托网33，所述框架体1包括第二主架体13及固装在第二主架体13下端的若干固定环14，若干滤袋32一一对应通过若干固定环14
固定吊装在第二主架体13的下方，所述承托网33固设在滤池100内滤料层上方3cm～10cm
处。

[0081] 滤袋32可重复使用三年以上，其制造成本更低，反冲洗效果更好。承托网33固定在滤池100内壁上，起到对滤袋32的承托作用。所述滤袋32由80目食品级滤布制成，尺寸为滤袋的口径Φ＝30cm～60cm，滤袋的长度L＝50cm～80cm，滤袋32上口为可密封抽带。第二主架体13优选为网格状架体，滤袋32吊装在网格状的龙骨交叉点上。

[0082] 承托网33包括不锈钢支架和铺设并固装在不锈钢支架上的不锈钢网。

[0083] 吊耳2的数量至少为两个且均布在框架体1上。如此设计，保证装配式除锰装置在悬吊过程中呈水平状态且保持平稳。

[0084] 吊耳2与框架体1之间固设有倒U形结构的吊梁5。如此设计，通过设置吊梁5，将吊耳2与框架体1之间隔出一定的高度，便于起吊机抓取吊耳2。

[0085] 当所述除锰主体为网箱31时，一种采用上述装配式除锰装置的除锰方法，包括如下步骤：

[0086] 步骤一，组装：

[0087] 将网箱31安装并固定至网格单元11‑1内，向网箱31内均匀加入改性滤料；

[0088] 步骤二，悬吊：

[0089] 滤池100上方增设吊装设备4，将组装完成后的装配式除锰装置放置于滤池100内，通过吊耳2与吊装设备4连接，利用吊装设备4将装配式除锰装置吊装至低位，完成装配式除锰装置的悬吊；

[0090] 步骤三，运行：

[0091] 启动滤池100，滤池100进水先经过装配式除锰装置后，再经过滤池100内原有的石英砂后进入出水堰，实现除锰和除浊；滤池100内原有的石英砂能够保障出水浊度达标。

[0092] 步骤四，反冲洗：

[0093] 使用吊装设备4将装配式除锰装置提升至高位，然后对滤池100内的石英砂滤料及装配式除锰装置内的改性滤料进行冲洗；通过将装配式除锰装置提升至高位，能够在对滤
池100内石英砂滤料反冲洗过程中能够同时实现对装配式除锰装置内的改性滤料的冲洗。
冲洗步骤采用现有常规滤池100冲洗步骤，即：气冲→气水反冲洗→水冲，具体为：启动鼓风机，打开进气阀，空气由长柄滤头喷出，石英砂滤料及改性滤料表面的杂质擦洗脱离并悬浮于水体内，同时进水槽内小孔进水产生的横向水流形成表面扫洗，将杂质冲洗至中央排水
渠；然后启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，此时空气和水同时进入滤池100，进行进一步清洗；
最后关闭进气阀门，单独用水再反冲洗，叠加横向冲洗作用，将悬浮于水中的杂质完全冲入排水槽。该步骤中所涉及的长柄滤头、水槽、中央排水渠、冲洗水泵、冲洗水阀、进气阀门及排水槽等结构均为现有水厂滤池100常规结构，此处不再赘述。

[0094] 步骤五，归位：

[0095] 反冲洗后，使用吊装设备4将装配式除锰装置降低至原位。所述原位即为步骤2时装配式除锰装置悬吊的高度位置。

[0096] 通过本发明的除锰方法，能够在保障已建成滤池100滤料清洗效果的基础上，同时清洗装配式除锰装置内的改性滤料，使永久滤料和临时滤料均得到有效的清洗。

[0097] 当所述除锰主体为网箱31时，所述高位即为框架体高于石英砂滤料10‑15cm的位置，

[0098] 所述低位即为框架体位于石英砂滤料上方且刚好与石英砂滤料接触的位置。

[0099] 当所述除锰主体为网箱31时，一种上述装配式除锰装置的拆卸方法，包括如下步骤：

[0100] 步骤一，通过吊装设备4将装配式除锰装置从滤池100内移出；

[0101] 步骤二，将网箱31从网格单元11‑1中取出，并将改性滤料从网箱31中取出；

[0102] 步骤三，对网箱31及框架体1进行清洗，并做防锈处理。拆卸完成后，将改性滤料、网箱31及框架体1等结构于干燥避光处保存。

[0103] 所述除锰主体为滤袋32时，一种采用上述装配式除锰装置的除锰方法，包括如下步骤：

[0104] 步骤一，组装：

[0105] 向滤袋32内均匀加入改性滤料，然后将滤袋32固定吊装在第二主架体13下方；

[0106] 步骤二，悬吊：

[0107] 滤池100上方增设吊装设备4，并利用吊装设备4将组装完成后的装配式除锰装置悬吊至滤池100上方，完成装置悬吊；

[0108] 步骤三，运行：

[0109] 通过吊装设备4调节滤袋32的高度，保证滤袋32在承托网33上紧密排布，启动滤池100，滤池100进水流经滤袋32后，再经过滤池100内原有的石英砂后进入出水堰，实现除锰和除浊；高度调节过程中，先通过吊装设备4将滤袋调节至低位，然后使用自动化程序设计的吊装设备4多次调节滤袋32的高度，以确保滤袋32在承托网33上紧密排布。

[0110] 步骤四、反冲洗：

[0111] 使用吊装设备4将滤袋32提升至高位，确保滤袋32在重力作用下保持自由下垂状态，滤袋32之间存在间隙，然后启动对滤池100内的石英砂滤料及滤袋32内的改性滤料的第一次冲洗，第一次冲洗结束后，利用吊装设备4将滤袋32降至中位，以使滤袋32落在承托网
33上，并开启吊装设备4的自动化程序，调节滤袋32高度在高位和中位之间反复变化，同时启动对滤池100内的石英砂滤料及滤袋32内的改性滤料的第二次冲洗；反冲洗的同时通过
上下位置变化的抖动辅助反冲洗。滤袋32的高位即为在滤池100上方并远离滤池100水位面
的位置(优选为在承托网上方30‑60cm处的水平面位置)，中位即为滤袋32落在承托网33上
但并未完全堆叠紧密排布在承托网33上(优选为在承托网上方20‑40cm处的水平面位置)，
低位即为滤袋32在承托网33上紧密排布。所述高位、低位及中位均以滤袋的底端为基准。第一次冲洗过程具体为气冲→气水反冲洗→水冲，具体为：启动鼓风机，打开进气阀，空气由长柄滤头喷出，石英砂滤料表面的杂质擦洗脱离并悬浮于水体内，同时进水槽内小孔进水
产生的横向水流形成表面扫洗，将杂质冲洗至中央排水渠；然后启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，此时空气和水同时进入滤池100，进行进一步清洗；最后关闭进气阀门，单独用水再反冲洗，叠加横向冲洗作用，将悬浮于水中的杂质完全冲入排水槽，使石英砂滤料得到充分的清洗。该步骤中所涉及的长柄滤头、水槽、中央排水渠、冲洗水泵、冲洗水阀、进气阀门及排水槽等结构均为现有水厂滤池100常规结构，此处不再赘述。

[0112] 第二次冲洗过程具体为气水反冲洗→水冲，具体为：启动鼓风机，打开进气阀，启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，此时空气和水同时进入滤池100，在石英砂与滤袋32的摩擦作用、改性滤料之间的互相摩擦作用和气水联合剪切作用下，滤袋32中改性滤料表面的杂质擦洗脱离到滤袋32外的水中，最后关闭进气阀门，单独用水再反冲洗，加上横向冲洗作用，将悬浮于水中的杂质完全冲入排水槽。

[0113] 步骤五，归位：

[0114] 第二次反冲洗后，使用吊装设备4将滤袋32降至低位。也即使滤袋32在承托网33上紧密地排布。通过本发明的除锰方法，能够在保障已建成滤池100滤料清洗效果的基础上，同时清洗装配式除锰装置内的改性滤料，使永久滤料和临时滤料均得到有效的清洗。

[0115] 所述除锰主体为滤袋32时，一种上述装配式除锰装置的拆卸方法，包括如下步骤：

[0116] 步骤一，通过吊装设备4将框架体1及其吊装的滤袋32上升至最高位；此时框架体1不作拆卸，所述最高位即为吊装设备4能够吊装的最高位置；

[0117] 步骤二，打开固定环14，将滤袋32拆下，并取出滤袋32中的改性滤料；

[0118] 步骤三，对滤袋32进行清洗及储存。滤袋32清洗完成后，将滤袋32及改性滤料于干燥避光处保存。

[0119] 具体实施方式二：结合图8‑11说明本实施方式，改性滤料的制备方法为：

[0120] 步骤1，取粒径范围为1.5～2.5mm，不均匀系数为1.4～1.6的沸石使用自来水冲洗3～5次，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温；

[0121] 步骤2，取上述滤料，加入到质量分数为1～2％的氢氧化钠溶液中，沸石与氢氧化钠溶液的质量比为1:1.5，混合均匀后在室温下接触震荡，然后用自来水清洗至中性，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得碱化滤料。

[0122] 步骤3，将步骤2获得的碱化滤料与4～8％的氯化锰溶液混合，沸石与氯化锰溶液的质量比为1:3，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在
60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得二价锰改性滤料。

[0123] 步骤4，将步骤3获得的二价锰改性滤料与2～6％的高锰酸钾溶液混合，沸石与高锰酸钾溶液的质量比为1:3，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得活性氧化锰改性滤料。

[0124] 步骤5，将步骤4的活性氧化锰改性滤料与2～6％的高锰酸钾溶液再次混合，沸石与高锰酸钾溶液的质量比为1:2，加入自来水，混合均匀后在室温下接触震荡，然后使用热空气鼓风干燥在60℃条件下烘干至完全干燥，自然冷却至室温，获得具有稳定快速除锰功
能的改性滤料。

[0125] 对获得的碱化滤料和具有稳定快速除锰功能的改性滤料进行微观结构表征，结果如图8及图9所示，由图可知，改性沸石表面较为平坦但并不光滑，具备一定吸附能力，但并没有催化氧化能力，而除锰滤料表面可观察到颗粒状物质，即吸附的锰氧化物。碱化滤料料和具有稳定快速除锰功能的改性滤料的EDS和SEM谱图如图10及图11所示，由图可知经以上
步骤处理后的改性滤料表面形成锰催化层。

[0126] 其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。

[0127] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。