一、过滤式海绵铁除氧器工艺原理

过滤式海绵铁除氧器是基于化学还原反应 + 物理过滤截留的一体化除氧设备，核心过滤介质为海绵铁(又称多孔性氧化铁，孔隙率达 80%-90%，比表面积大)。该设备无需高温高压，仅在常温常压下，通过水流与海绵铁介质的充分接触，实现水中溶解氧(DO)的高效去除，具体原理可分为三个关键环节：

1. 化学还原反应：溶解氧的高效消耗

当含有溶解氧的水通过填充海绵铁的过滤罐时，海绵铁中的单质铁(Fe)与水中的溶解氧、水分子发生自发氧化还原反应，这是除氧的核心过程：

首要反应：2Fe + 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂，海绵铁中的单质铁被氧化为氢氧化亚铁(Fe (OH)₂)，水中的溶解氧则被还原为水分子，该反应在常温下即可快速进行，能快速消耗水中 80% 以上的溶解氧;

二次反应：生成的氢氧化亚铁(Fe (OH)₂)不稳定，易与水中残留的溶解氧进一步反应，生成氢氧化铁(Fe (OH)₃)，反应式为4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃。氢氧化铁呈絮状或细微颗粒状，为后续物理过滤截留提供了条件，同时也进一步降低了水中的溶解氧含量，使 DO 从初始的 8-12mg/L 降至 0.05mg/L 以下。

2. 物理过滤截留：反应产物的分离

过滤罐内除了海绵铁介质层，通常还会在其下方设置支撑滤料层(如石英砂、无烟煤)，上方设置预处理滤层(如细孔滤网)，形成多层过滤结构：

海绵铁反应生成的氢氧化铁絮体、未完全反应的微小海绵铁颗粒，在水流的重力作用下，被支撑滤料层的孔隙物理拦截，无法随出水流出;

预处理滤层则可过滤掉原水中的悬浮杂质(如泥沙、胶体)，避免其堵塞海绵铁的孔隙，保证海绵铁与水的充分接触，维持稳定的除氧效率。通过多层过滤，出水浊度可控制在 5NTU 以下，避免了反应产物进入后续管网或设备造成堵塞、腐蚀等问题。

3. 介质再生与反洗：性能恢复与系统维护

随着运行时间的延长，海绵铁表面会逐渐被氢氧化铁覆盖，孔隙易被堵塞，导致除氧效率下降。此时需通过反洗再生恢复海绵铁的活性，常见操作流程如下：

反洗：关闭进水阀，开启反洗进水阀和排水阀，利用高压水流(流速通常为 8-12m/h)反向冲洗海绵铁介质层。反洗过程中，一方面可冲刷掉海绵铁表面附着的氢氧化铁絮体和杂质，疏通孔隙;另一方面，水流的扰动可使海绵铁颗粒相互摩擦，去除表面氧化层，暴露新鲜的单质铁表面，恢复其还原能力;

正洗：反洗结束后，关闭反洗阀，开启进水阀和正洗排水阀，进行正向冲洗，将残留的杂质和反洗废水排出，直至出水清澈、DO 含量达标，设备即可重新投入正常运行。对于部分高负荷运行场景，还可在反洗后通入少量还原性气体(如氮气)，进一步还原海绵铁表面的氧化产物，提升再生效果。

二、过滤式海绵铁除氧器的核心优势

相较于热力除氧、电化学除氧、树脂除氧等技术，过滤式海绵铁除氧器在工业循环冷却水、中小型锅炉给水、热力管网补水等场景中，具备以下突出优势：

1. 除氧效率稳定，适应水质范围广

海绵铁的多孔结构使其与水的接触面积大，氧化还原反应充分，除氧率长期稳定在 99% 以上，可稳定将水中 DO 含量控制在 0.05mg/L 以下，满足 GB/T 1576-2018《工业锅炉水质》中锅炉给水(DO≤0.1mg/L)的标准要求;

不受进水 pH 值(5.5-9.5)、温度(5-40℃)及常见离子(如氯离子、硫酸盐)的显著影响，即使面对浊度较高(≤20NTU)的原水，经预处理滤层过滤后，仍能保持良好的除氧效果，避免了传统化学除氧对水质参数的严格限制。

2. 运行成本低，经济性突出

能耗低：无需像热力除氧那样消耗蒸汽加热，也无需像电化学除氧那样持续供电维持电场，仅需借助原水自身压力或低功率水泵(用于反洗)驱动水流，能耗仅为热力除氧的 1/30-1/10，年耗电量通常仅几百至几千度;

介质成本低：海绵铁介质价格低廉(每吨仅几千元)，且通过反洗再生可重复使用 2-3 年，无需频繁更换;反洗用水可采用处理后的回用水，进一步降低水资源消耗，整体运行成本远低于树脂除氧(需定期补充再生药剂)和电化学除氧(电极维护成本高)。

3. 设备结构简单，安装维护便捷

设备主体为圆柱形过滤罐(直径 0.8-3m，高度 2-4m)，内部仅包含海绵铁介质层和支撑滤料层，无复杂机械部件(如电极、加热管、树脂再生系统)，占地面积小(单台设备占地仅 2-10㎡)，适合场地受限的中小型企业;

安装流程简单，仅需连接进出水管路、反洗管路和控制系统，1-3 天即可完成安装调试;日常维护仅需定期(通常每 1-2 周)进行 1 次反洗，操作无需专业技术人员，通过手动阀门或简易自动控制系统即可完成，维护难度远低于电化学除氧和树脂除氧。

4. 无二次污染，环保安全性高

除氧过程仅产生氢氧化铁(Fe (OH)₃)，该物质为无毒无害的固体，经过滤截留后可作为一般固废处理(或用于建筑材料、污水处理吸附剂等)，无有毒气体(如氯气、臭氧)或有害液体(如化学药剂残留)产生;

无需添加化学除氧剂(如亚硫酸钠)，避免了药剂过量导致的水中硫酸盐超标、管道腐蚀等问题，也不会对后续工艺(如锅炉换热、循环水使用)造成水质干扰，符合环保要求，尤其适合对水质安全性要求较高的食品加工、制药等行业的辅助用水处理。

5. 抗冲击负荷能力强，运行稳定性高

当进水流量(波动 ±20%)或 DO 含量(短期升高至 15mg/L)出现小幅波动时，海绵铁的大量反应位点可快速消耗新增的溶解氧，出水 DO 含量不会出现大幅波动，抗冲击能力优于树脂除氧(吸附容量有限，易受流量波动影响);

设备无易损部件，故障率低(年故障率通常低于 5%)，且故障排查简单(多为管路堵塞、阀门故障等)，可快速维修恢复运行，能为工业生产提供稳定的除氧水保障，减少因除氧不达标导致的设备停机损失。

6. 适用场景广泛，性价比高

不仅适用于中小型锅炉给水(蒸发量≤20t/h)、工业循环冷却水补水，还可用于油田回注水、中央空调循环水、污水处理厂回用水等场景的除氧处理，适用水量范围广(单台设备处理量 5-100m³/h)，可通过多台并联满足更大水量需求;

设备初期投资低(单台设备造价通常为几万元至几十万元)，远低于电化学除氧(几十万至几百万元)和热力除氧(需配套锅炉、蒸汽管路，投资更高)，且投资回收期短(通常 6-12 个月)，性价比优势显著。