地下水除铁除锰研究的问题与发展
地下水除铁除锰技术分析_韩春威
－66－科技论坛地下水除铁除锰技术分析韩春威（辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳110122）地下水是非常重要的水资源。
从人们日常生活到发展农业以至国防建设都需要用地下水。
我国许多城镇和各企事业单位都以地下水作为重要水源，东北地区的地下水资源丰富，水质较好，处理工艺简单，但铁锰含量超标却是一个较为普遍的现象，尤其地表水污染日趋严重，地下水的开发利用必将大大增加，因此地下水除铁除锰处理愈加迫切。
铁和锰都是人体的必须的微量元素，水中含有微量的铁和锰一般认为对人体无害。
我国饮用水标准GB5749-85规定，生活饮用水中铁的含量不得超过0.30mg/L ，锰的含量不得超过0.10mg/L [1]。
水中的含铁量大于0.30mg/L 时水就变浑，超过1mg/L 时，水具有铁腥味。
人体吸入过多的锰会带来某些器官的病变。
铁锰含量超标会在供水管道壁上积累铁锰沉淀物而降低输水能力，沉淀物剥落下来时会发生水质在短时间变“黑水”或“红水”的现象。
1地下水除铁除锰主要机理地下水中碳酸溶解岩层中的二价铁锰氧化物，使铁锰分别以Fe 2+，Mn 2+的形式析出，此外还有一些高价铁锰的氧化物(如Fe 2O 3，MnO 2等)，在地下水所处地层缺氧的还原环境中，能被地下水中硫化氢等还原为Fe 2+,Mn 2+的形式。
铁、锰均是过渡性金属元素，其标准氧化还原，电位分别为Ψ°(Fe 3+/Fe 2+)=0.771V 及Ψ0(M nO 2/Mn 2+)=1.231V [2]，锰的氧化还原电位高于铁，M n 2+比Fe 2+难以氧化。
地下水中Fe 2+，Mn 2+与空气中的氧接触后发生如下反应：4Fe 2++O 2+10H 2O=4Fe(OH)3+8H +M n 2++1/2O 2+H 2O=MnO 2+2H +Fe 2+氧化为Fe 3+，并以Fe (OH)3的形式析出，再通过沉淀、过滤就能去除,而去除水中的锰就困难得多。
在溶解氧充足的条件下，水的pH 对铁锰的氧化速率的影响起决定性作用。
地下水除铁除锰技术探讨
资源与环境科学现代农业科技2018年第7期摘要本文介绍了自然氧化法、接触氧化法、生物法3种地下水除铁除锰技术,并提出了当前除铁除锰技术应用中存在的问题,以期为相关人员提供参考。
关键词铁锰;地下水;自然氧化法;接触氧化法;生物法中图分类号TU991.26+5文献标识码A 文章编号1007-5739(2018)07-0210-02Dissussion on Iron and Manganese Removal Technology of GroundwaterBIAN Yun-feng LI Jie *ZHU Xue-yan CHEN Yong-fan(School of Environmental and Municipal Engineering ,Lanzhou Jiaotong University ,Lanzhou Gansu 730070)Abstract This paper introduced three kinds of iron and manganese removal technologies of groundwater ,including natural oxidation ,contact oxidation and biological methods ,and pointed out some existing problems for the application of iron and manganese removal technologies ,so as to provide references for related personnel.Key words iron and manganese ;groundwater ;natural oxidation ;contact oxidation ;biological method地下水除铁除锰技术探讨边云峰李杰*朱雪燕陈泳帆(兰州交通大学环境与市政工程学院,甘肃兰州730070)铁和锰是地壳的主要元素,广泛存在于自然界中,其原子序数分别为26、25,化学性质相近,共同参与自然界中的各种变化。
关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究
关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究摘要：地下水中的铁、锰元素的去除治理在一定程度上影响了我国水资源的利用率，甚至地下水会出现一股腥臭的味道。
基于此，本文就从地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法出发，对生产工艺用水水站的设计方法进行探讨分析。
以此，更好地满足人民日常的生产生活需求。
关键词：地下水；工艺用水生产；水站设计前言：地下水的治理方面一直是我国水环境治理中较为重视的一环，水中的铁元素以及锰元素的超标会在一定程度上影响人们的生产生活，所以有效地加强地下水中铁、锰元素的去除方法是十分必要的，这样才能有效地提升生产工艺用水水站的设计方法。
1.地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法1.1生物去除法可以利用生物去除法对地下水中的铁、锰元素进行治理，主要就通过构建过滤池，利用过滤池对铁细菌进行培养，在活性过滤膜上附着进行繁殖，可以有效地吸附地下水中的铁离子，同时也可以通过溶解氧化的形式将亚铁离子氧化成为氧铁离子，进一步产生更加能量进行释放，以此保证细菌体系的始终维持生命附着的活力。
生物法去除铁、锰元素主要通过两种方法，第一个方法就是利用细菌产生酶或者其他因素对地下水中杂质去除起到了催化的作用，第二个方面就是通过生物细胞体分泌出具有活性反应的小分子与锰产生反应，通过改变水的酸碱度，对于锰元素可以起到一定程度的固化作用。
可以去除铁元素以及锰元素的微生物较多，例如假单胞菌以及生石微菌等等都可以对地下水中的铁、锰元素的去除以及治理起到良好的作用[1]。
1.2药物氧化去除方法现今处理地下水中的铁元素以及锰元素的药物主要是利用氯氧化法、高锰酸钾氧化法、过氧化氢氧化法以及臭氧化法，四种药剂氧化治理方法。
药剂氧化去除方法主要是利用具有较强氧化性的化学药剂与地下水中铁元素以及锰元素进行氧化融合，氧化反应发生过后就可以利用沉淀工艺将氧化后的离子进行分离。
经常使用的氯氧化剂主要是二氧化氯以及次氯酸钠，治理地下水时以氯气作为氧化剂就会有效地提升地下水中铁元素的去除效率，相应的氯气与地下水的酸碱度的比值呈现正比，氯气投入多，酸碱值也会随之升高。
地下水除铁除锰技术的分析及其发展方向初探
维上， 在纺织品上产生锈色斑点。染色时， 铁和锰能与 染料结合， 使色调不鲜艳。铁和锰还对漂白剂的分解 有催化作用， 使漂白作业发生困难。在造纸工业中， 水 中的铁和锰能选择性的吸附于纤维紊之间， 使纸浆颜 色变黄 ， 并使漂白和染色效果降低。在酿造用水中， 铁
和锰有异味 ， 并能与某些有 机物生 成带 色的化合 物 ， 使
属 管道 的腐蚀 。 对水处理过 程影 响而 言 ， 水处理过 程 中， 在 如果 在 滤料 或离子交换 树脂 表面包一层 铁锰沉 淀物就 会影 响
水直接进入饮用水水源， 水污染 日益严重， 水资源日益
短缺。铁锰 含量 高可 导致水 中色度 升在电渗交换膜上发生沉淀危害性更大。
病变。锰对人体有慢性中毒现象。有 的地区， 水中含
有过最锰 ， 是诱发某些地 方病 的病 因之一。 可能 对于工业用水 影 响而言 ． 为洗 涤 用水 或 生产 原 作 料时会降低产品光泽颜色 等质 量 ， 纺织 ， 如 印染 ， 织 ， 针
造纸等行业影 响尤为突 出。水 中的铁 和锰 能 固着 于纤
化后才能正 常使用 ， 进一 步增 强 了管理 难 度及运 行 费
产品色和味的质量降低。在食品工业 中， 中过量的 水
铁和锰能影 响 产 品的色 泽。在锅 炉用 水 中 ， 锰是 生 铁
成水垢和罐 泥 的成分 之一 。在冷 却用 水 中 ， 能附 着 铁
于加热管壁上， 降低管壁的传热系数， 当水中含铁量高 时， 甚至能堵塞冷却水管。在油田的油层注水中， 铁和
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江
西
化
工
２Ｏ 年第 １ ０６ 期
地 下水 除铁 除锰 技术 的分 析及 其发展方 向初探
栾岚 詹健 贾俊松
地下水水质除铁锰处理分析
地下水水质除铁锰处理分析梁炳耀1 毛建华2(1．广东省佛山地质局2佛山市南海第二建筑工程有限公司)摘要：本文叙述了地下水含铁、锰超标对人体的危害，通过工程实例说明地下水中的铁、锰含量是可以采用除铁罐装置进行处理关键词：铁；锰危害；除铁罐装置；水质处理1概述水质良好的地下水取至地面，稍经消毒处理即可使用；然而，大多数地下水需经适当的处理，甚至需经特殊处理后才符合饮用水或工业用水的标准。
究其原因：一是在形成过程中溶解了地层中矿物质，使某些元素在水中的溶解量超过了容许浓度；二是人类活动造成地下水污染。
佛山地区位于富饶的珠江三角洲平原区，总面积约3800km2。
随着区域经济的发展，城市范围不断扩大，尤其是当前乡镇企业、民营企业的兴起，工业园区、城乡一体化建设蓬勃发展，用水量的需求越来越大，不少地方地下水过量开采，不少水质遭受不同程度的污染，致使水质总硬度、总矿化度不断升高，水化学类型随之发生变化。
佛山地区地下水铁(Fe2+)、锰(Mn2＋)含量普遍超标，尤其是铁含量严重超标，若不经处理，则不能达到生活饮用水和工业用水的要求。
2水质中铁、锰超标的危害铁和锰都是人体必须的微量元素。
水质中含有适量的铁和锰，对人体有益无害；但是，若人体长期摄入过量的铁和锰，可致使慢性中毒，可诱发某些地方病。
地下水中的铁常以二价铁的形式溶解于水中，由于其溶解度较大，所以，刚从地下抽上来时是清澈透明的，但一经与空气接触，溶解于水中的二价铁便发生氧化，生成难溶于水的三价铁氢氧化物从水中析出。
当水中的含铁量大于0．3mg／L时，水便变浑，超过lmg／L时，水具有铁腥味。
地下水中的锰也常以二价锰的形式存在，其氧化析出的速度非常缓慢，产生沉淀后，水的色度增大，其着色能力比铁高数倍，污染能力很强；当锰含量大于0．3m/L时，水会产生异味。
水中含有过量的铁和锰时，在洗涤的衣物上会生成铁色锈斑；在光洁的卫生器具上，乃至与水接触的墙壁和地板上，都会留下难于去除的黄褐色锈斑，给生活使用带来诸多不便。
地下水除铁除锰技术及展望
2015 年 54 期 87
除铁、锰的基本原理及自然氧化法、接触氧化法、生物法除铁、锰的工艺。阐述了生物法除铁、锰技术的优势及不足。
关键词：地下水；除铁；除锰
中图分类号：X523
文献标识码：A
文章编号：1671-5810(2015)54-0087-01
1 饮用水中铁、锰限量卫生标准 铁、锰是人体所必需的微量元素，但是摄入过量的铁、 锰会引起中毒，诱导疾病发生。为避免铁锰摄入过量而引发 疾病，世界各国对饮用水中铁、锰含量都有严格限制。世界 卫生组织在国标标准中规定水中含铁量小于 0.3mg/L，锰的 含 量 小 于 0.05mg/L 。 我 国 《 生 活 饮 用 水 卫 生 标 准 》 （ GB15749-2006 ） [1] 规 定 生 活 饮 用 水 中 铁 含 量 不 得 超 过 0.3mg/L，锰含量不得超过 0.1mg/L，美国则对锰的限制为 0.05mg/L[2]。 2 地下水铁、锰成因及分布 铁、锰是地壳的主要构成成分，长期以来，由于地壳的 物理化学作用，铁、锰矿化合物不断溶于地下水中，导致多 个国家和地区的地下水铁、锰含量超标，严重威胁人体健康。 据调查[3]，美国、法国、日本等许多国家和地区地下水铁、 锰超标，在我国含铁、锰地下水也分布甚广，有 18 个省份 的地下水中含有过量的铁和锰，铁锰含量超过饮用水标准的 地区人口达 3.31 亿，其水量约占我国地下水总贮量的 20% 以上，主要集中于松花江流域和长江中下游地区。 3 地下水除铁除锰技术 3.1 铁、锰在天然地下水中存在形式 铁、锰有多种价态，但在天然地下水中，锰只有正二价 （Mn2+）和正四价（MnO2）能稳定存在，所以天然地下水中， 锰几乎都是以溶解的离子（Mn2+）状态存在的[3]。在天然地 下水中，由于缺氧，铁主要以正二价（Mn2+）存在，此外， 当 PH＞3.7 时，水中存在的氢氧根足以使三价铁（Fe3+）产 生沉淀；当 PH=9 时，水中铁几乎全部以二价离子（Fe2+）存 在[3]。 3.2 铁、锰去除原理及方法 地下水除铁、锰理论及应用大致经历了自然氧化法、接 触氧化法、生物法三个阶段[4]，各个阶段除铁、锰理论原理 相似，主要为氧化、吸附、（沉淀）过滤。铁通常是通过空 气、化学药剂等氧化作用，将 Fe2+氧化为溶解度小的氢氧化 铁颗粒，然后通过沉淀、过滤等去除。锰则是通过强氧化剂 或者在碱性环境下利用溶解氧将 Mn2+氧化成 Mn4+，以含水二 氧化锰（MnO2· mH2O）的固体形态从水中分离出来。生物法 除铁、锰工艺是依靠不同的生物氧化体系，依靠生物氧化作 用将 Fe2+、 Mn2+氧化并吸附在滤料表面，实现去除。 3.3 自然氧化法除铁除锰工艺 自然氧化法由曝气、反应澄清（沉淀）、过滤等单元组 成。通过曝气充氧，利用溶解氧，将水中存在的 Fe2+氧化为 氢氧化铁颗粒，并在澄清（沉淀）、过滤等单元中去除。曝 气充氧同时能散失水中游离的 CO2，提高水的 pH 值，但仅依 靠曝气充氧很难将水的 pH 值提高到自然氧化除锰所必需的 pH＞9.5 的较高水平，需要投加碱以提高水中 PH 值，由于处 理水后，水的 pH 过高需要进行酸化处理，这将增加运行难 度和费用[4]。
地下水除铁除锰技术探讨
１ 地 下 水 除 铁 、 锰 原 理 除
由 于铁 和 锰 的 性 质 很 村 似 ， 以 去 除 铁 和 锰 的原 理 也 １ 所 相 同 ， ： 氧 化 法 充 分 曝 气 ， 水 中 的 溶 解 态 的 ＋２价 铁 和 即 用 把
反 应 ， 而 改 变 原 滤 料 颗 粒 表 面 的物 理 化 学 性 质 ． 提 高 滤 从 以 料 的 截 污 能 力 。 即 使 在 中性 环 境 中 ， 能 提 高 滤 料 对 铁 锰 也 的 吸 附 能 力 。 与传 统 滤 料 相 比 ， 性 滤 料 具 有 更 多 的 表 面 改
２ 传统地 下水除铁 、 除锰 技术
长 期 以来 ， 们 一 直 使 用 物 理 化 学 的 方 法 去 除 水 中 的 人
二 价铁 和 二 价 锰 。 美 圈从 １ ５ ： ０年 就 将 锰 质 绿 砂 有 效 的 运 ９
用 到 除 铁 和 除锰 过 程 。 ２ １ 曝 气 氧 化 法 ． ’
因 它 锰 氧 化 成 ＋３价 铁 和 十４价 猛 的 不 溶 态 化 合 物 ， 氧 化 和 絮 吸 附 点 位 ， 此 ， 比 天 然 锰 砂 或 石 英 砂 具 有 更 明 显 的 除 经 铁 、 锰 优 势 。为 增 大 滤 料 颗 粒 的 表 面 分 子 结 构 的 附 着 力 ， 除 凝 后 ， 成的铁 、 沉 淀物可经 过滤 而去 除 ， 而 达到除铁 、 生 锰 从
现 代 商 贸 工 业
Ｍｏ ｅ ｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｄ ｓｒ ｄ ｒ ｕ ｉ ｓ Ｔ ａ ｅ ｎ ｕｔｙ ｎ Ｉ ２１ Ｏ ０年第 １ 期
地 下 水 除铁 除 锰 技 术 探 讨
地下水除铁除锰设计探讨
2014Vol.46No.3林业科技情报务社会，造福群众。
参考文献［1］许跃，王益．建筑设计构思的文化表现［J］．工程与建设，2008(02)．［2］张敏．对广州如何建立地域性与时代性的现代建筑的设计探讨［J］．广东建材，2009(02)．［3］马玉洁，张晓亮，侯颖丽．多元文化下建筑创作的全球化与地域性［J］．山西建筑，2007(25)．［4］钟峰．关于工业建筑特性的思考和实践［J］．工业建筑，2009(03)．［5］谭伟峰．试论建筑的文化特性［J］．科技资讯，2011(02)．来稿日期：2014－06－13地下水除铁除锰设计探讨黄铮(黑龙江省林业设计研究院)［摘要］本文简述了地下水除铁除锰的工作原理，并结合自己在地下水除铁除锰工作中的工程实践，探讨了在设计过程中应注意的问题。
［关键词］地下水;除铁除锰;设计Discussion on removal of iron and manganese in the groundwaterHuang Zheng(Forest Design AndＲesearch Institute Of Heilongjiang Province)Abstract:The particle discussed the principle of removal of iron and manganese in the groundwater．At the same time，it discussed the problem should be called attention combined with the principle of removal of iron and manga-nese in the groundwater．Key words:groundwater;removal of iron and manganese目前我国北方小城镇及农村地区常常以地下水为饮用水水源，但地下水中常含有铁、锰离子，部分地区的铁、锰含量偏高，直接影响地下水的使用。
地下水除铁除锰技术评析
（ ．益 阳市 自来水公 司，湖南 １ 摘 益阳 ４ ３ ０ ；２ １０ ０ ．湖南城市学 院 城 市建设 系 ，湖南 益阳 ４ ３０ １０ ０）
要 ：介绍 了 自然氧化 法、接触氧化 法、生物氧化法３ 除铁 除锰技 术的工艺原理 ，论述 了这几种工 艺 种
的运行 效果及存在 的问题 ；阐述 了生物氧化 法是 针对 自然氧化法 、接 触氧化 法等常规技 术存 在的缺陷 ，并利
备庞大 ，投资高 ．
还原环境 中，能被地下水 中的硫化氢等还原为Ｆ ２、 ２ ｅ＋ Ｍｎ＋
的形式 ．地下水 中Ｆ ２、 与空气 中的氧接触后发生如 ｅ＋ Ｍｎ
下反应 ：
４ ｅ ０２ ０ Ｏ一４ ｅＯＨ）＋ Ｈ Ｆ ＋ ＋１ Ｈ２ Ｆ（ ３８ ；
Ｍｎ ＋１２ ＋ Ｏ＝ Ｍ ｎ ＋ ． ／ ０２ Ｈ２ Ｏ２ ２ Ｈ
超过 ２ ／ ０ ｍｇＬ，极 个别 的在 １０ ｍｇＬ以上 ；锰的含量较 ０ ／ 低， 多数在 １ ／ ．ｍｇＬ以下 ， ５ 少数超过 ３０ｍｇＬ， ． ／ 个别在 ６ ９ｍｇＬ．水 中含有过量的铁和锰 ， 给生活饮用及工业用 ／ 将
水带来很 大危 害ｌ．我 国 《 活饮用水水 质卫生 规范 》规 ２ ］ 生
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第 １卷 第 １ ６ 期
２ ０年３ ０７ 月
湖
ＪＯＵｒ ｌ ｎａ
报
（自然科 学版 ）
、ｒ１ ６ Ｎ Ｏ１ ｖ ．１ ． ０ Ｍ ａｒ ２００７ ．
（Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉ ｎｃ ｔ ｒ １ Ｃ ｅ ｅ）
地 下水 除铁 除锰 技术评 析
（） ３在实际运行 中，由于Ｆ （ Ｈ） ｅＯ 絮体颗粒 细小 ，容 易 穿 透滤层 ，除铁效果有时达不到饮用水 的要求 ． （） 中溶 解性 硅 酸 与三 价 铁氢 氧化 物形 成 硅铁 络 ４水
高锰酸钾应用于地下水除铁锰试验研究与探讨
准
２ ． １ ． ２仪 器 与 试 剂 仪器 ： 混 凝搅 拌 机 （ 深圳 中润 ） ；Ｄ Ｒ５ ０ ０ ０紫 外 可 见分 光 光 度 计 （ ＨＡＣ Ｈ） ； ｐ Ｈｓ Ｊ一 ３ Ｆ型 ｐ Ｈ计 。
原 水Ｌ — ＿ ， 圈 氧 化 匦 耿 上 清 液
搅
２ ． ２ 高锰酸钾预氧化除锰结论与讨论
７ ８ 城镇供水 Ｎ Ｏ ． ３ ２ ０ １ ３
锰 含量最高值为 １ ． ４ ｍ ｇ ／ Ｌ ，是 国家标 准值 的 １ ４ 倍。 国 家 生 活 饮 用 水 水 质 标 准 规 定 铁 在 饮 用 水 中 的 含 量不超过 ０ ． ３ ｍｇ ／ Ｌ，锰 不超 过 ０ ． １ ｍｇ ／ Ｌ 【 １ 】 。 四个 地 下 水 源 的 铁 、锰 含 量 情 况如 下 表 所 示 ：
程
地下水源地铁 、锰含量超标水井主要集中在三
水厂沣河水 源地 、 皂河水源地 、 四水厂渭滨水源地、 五 水 厂 西 北 郊 水 源 地 。其 中 铁 含 量 超 标 水 井 共 ２ １ 眼 ，占调查水井总数的 １ ３ ． ２ ％， 最高值为 １ ． ７ ｍ ｇ ／ Ｌ ， 是 国家标 准值 的 ５ ． ７ 倍 ； 锰超 标水井 共 ７ ８眼 ，占
试剂 ： 高锰酸钾 ； 过硫 酸铵 ； 邻二氮菲等
２ ． １ － ３ 试 验方 法
取 一 定 量 的试 验 用 水 在 Ｄ Ｊ 一 ６ Ｃ Ｓ型精 密 六 联 电 动 搅 拌 机 上 中速 （ １ ５ ０ ｒ ／ ｒ ａ ｉ ｎ ） 搅 拌 下 ，加 入 不 同 量 的 高 锰 酸 钾 ，并 在 不 同 氧 化 时 间 （ ５ 、１ ０ 、１ ５ 、
地下水除铁除锰技术分析
化速度才 明显加快 ，在实际应 用 中甚 至通过 强曝气 设施 ，尽最 终期时 ，要控 制好反 冲洗强 度。强度过 大时 ，很容易 将滤料 表
大可能地散除地下水 中 ＣＯ：来提 高 ｐＨ也不 能达到这一 条件。 面 的滤膜冲洗掉 ，这样势必造成过滤初期水质超标 的现象 。
同时 ，因 Ｍｎ“ 比 Ｆｅ 难 以氧化 ，对于铁 、锰共存地下水 （尤其铁 ３．３ 生 物 法
锰共存 ，为排 除铁快速 氧化对锰 氧化 的干扰 ，接触氧 化法采用 一 级曝气过滤除铁 ，二级曝气过滤除锰的分级方法 。工艺流程 仍然 比较复杂 ，运行 费用也偏高 ；另一方面 ，锰难 以在滤层 中快 速 氧化 为 ＭｎＯ：而 附着 于 滤 料 上 形 成 锰 质 活 性 滤 膜 ，除 锰 能 力
地下水 中碳酸溶解岩层 中的二价铁锰氧化物 ，使铁锰分别 接触氧化法 中铁质活性滤膜对容易氧化 的铁 的去除非常有效 ，
以 Ｆｅ“ 、Ｍｎ“的形式 析 出。此外 还有 一些高 价铁 锰的 氧化物 但在除锰方面则发现 一些新 问题。一方 面 ，地 下水一 般为铁 、
（如 Ｆｅ Ｏ 、ＭｎＯ 等 ），在 地 下 水 所 处 地 层 缺 氧 的 还 原 环 境 中 ， 能被地下水 中硫化氢等还原 为 Ｆｅ“ 、Ｍｎ 的形式 。铁 、锰均是 过 渡 性 金 属元 素 ，其标 准氧 化 还 原 ，电位 分 别 为 。（Ｆｅ“／ Ｆｅ“ ）＝０．７７１ Ｖ 及 （ＭｎＯ ／Ｍｎ“ ）：１．２３１ Ｖ，锰 的 氧 化 还
Ｆｅ（ＯＨ），的形式析出 ，再通过沉淀 、过滤就 能去 除，而去除水 中 态 。ＷｉｌｓｏｎＤ８０年指 出载体 的表 面性能对 氧化 Ｍｎ 有重要影
的锰就 困难得多 。在溶解氧充足的条件下 ，水 的 ｐＨ对铁 、锰 的 响，并且 发现有机 物对 Ｍｎ 存在 络合作用 。对除锰 的反应速
地下水除铁除锰技术分析
蠢
科 技 论Ｉ ＪＩ 坛
地 下 水 除铁 除锰 技术分析
韩 春威
（ 宁省 交通 高 等 专科 学 校 ， 宁 沈 阳 １０ ２ ） 辽 辽 １１２
摘 要： 分析 了地 下水 中铁 、 的去 除机 理 ， 绍 了 自然氧 化 法 、 触 氧化 法 、 锰 介 接 生物 法 三 种 除铁 除锰 技 术 。 关键 词 ： 下 水 ； 铁 ； 地们 日常 氧化 。 一般吸附过程十分迅速 ， 而氧化过程则比 质活性滤膜 ， 除锰能力形成周期较长 ， 由于 而且 生活 到发展农业 以至 国防建 设都需 要用 地下 较缓慢 ， 所以氧化就成为反应的控制步骤 。 被滤 经常性反冲洗等外界 因素 的干扰 ， 效的锰 质 有 水。我 国许多城镇和各企事业单位都 以地下水 膜吸附的二价锰氧化水解后 ，又生成新 的活性 活性滤膜很难形成并保持稳定。 作为重要水源 ， 东北地区的地下水资源丰富 ， 水 滤膜物质参加反应 ，所以锰质 活性滤膜 的除锰 Ｗｉｏ１８ ｌ ｎ ０年指 出载体 的表面性能对氧化 ｓ ９ 质较好 ， 处理工艺简单 ， 但铁锰含量超标却是一 过程 ， 也是一个不断更新的催化反应过程 。 Ｍ 有重要影响 ， 并且发现有机物对 Ｍｎ “存在 个较为普遍 的现象 ， 尤其地表水污染 日趋严重 ， ２地下水除铁除锰技术 络合作用。 对除锰的反应速度产生了阻滞 作用 。 地下水 的开发利用必将 大大增加 ，因此地 下水 ２１ 自 ． 然氧化法除铁 除锰 所以当地下水 中有机物含量过 高时 ，稳定的锰 除铁除锰处理愈加迫切 。 建 国初期 ，国内地下水除铁大多采用的 自 的络合物吸附在滤料的表面会造成接触氧化过 铁和锰都是人体的必须的微量元素 ， 中 然氧化除铁工艺 ， 水 包括曝气 、 氧化反应 、 沉淀、 过 程的受 阻。而且滤料表面形成活性滤膜是一个 含有微量的铁 和锰一般认为对人体无 害。我 国 滤等一系列复杂的流程 。曝气是先使含铁地 下 比 较缓慢 的过程。 在过滤终期时 ， 要控制好反冲 饮用水标准 Ｇ ５ ４ — ５ Ｂ ７ ９ ８ 规定 ， 生活饮用水 中铁 水与空气充分接触，让空气中的氧气溶 解于水 洗强 度， 过大 时 ， 容易将滤料表 面的滤膜 强度 很 的含量不得超过 Ｏ ０ ｇ ，锰 的含量不得超过 中，同时大量地散除地下水 中的 Ｃ ： ．ｍ／ ３ Ｌ Ｏ ，以提高 冲洗掉 。 这样势必造成过滤初期水质超标 的现 ０１ ｇＬ【 水 中的含铁 量大于 ０３ ｍ ／ ．０ ｍ ｌ 】 。 ．０ ｇＬ时水 ｐ Ｈ值。 ｅ 氧化为 Ｆ 并 以 Ｆ （Ｈ）形式析 出， 象 。 Ｆ２ ￣ ｅ ｅＯ ３ 就变浑 ， 过 ｌ ｇ 超 ｍ／ Ｌ时， 水具有铁腥味 。人体吸 再通过沉淀， 过滤得以去除。Ｍ ２ ｎ 则需将 ｐ ＋ Ｈ值 ２ ． ３生物氧化 除铁除锰 人过多的锰会带来某些器官的病变 。铁锰含量 提高到 ９ 以上时 自 ． ５ 然氧化 速度才 明显 加快 ， 针对常规 技术难 以彻底解决地下水除锰 的 超标会在供水管道壁上积累铁锰沉淀物而降低 在实际应用中甚至通过强曝气设施 ，尽最大可 状况 ，张杰等 于 ２ Ｏ世纪 ９ ０年代在我 国率先开 输 水能力 ，沉淀物剥落下来时会发生水质在短 能地散 除地下水 中的 Ｃ 来提高 ｐ ０， Ｈ值也不能 展了地下水生物法除锰新技术 的理论及应用研 时间变 “ 黑水” 红水” 或“ 的现象 。 达到这一条件。 时为 了提高 ｐ 有 Ｈ值 ， 需向地下 究。 并通过大量的微生物学试验 ， 明了滤池中 证 ｌ 地下水除铁除锰 主要机理 水中投加碱（ 如石灰） 工艺流程更复杂 ， 理 铁细菌 的高效生物除锰作用 。生物滤池是利用 ， 使 处 地下水 中碳 酸溶解岩层 中的二价 铁锰氧 后水 的 ｐ Ｈ值太高 ， 需酸化后才能正常使用 ， 进 铁 细菌 的吸附 、催化 氧化作用去除铁、锰。对
地下水除铁除锰技术研究进展
地下水除铁除锰技术研究进展＊王振兴１ 王鹤立２ 李向全１ 侯新伟１ 刘玲霞１（１．中国地质科学院水文地质环境地质研究所，石家庄 ０５００６１；２．中国地质大学（北京）水资源与环境学院，北京 １０００８３）摘 要：对地下水铁锰污染现状及危害进行了介绍，概述了地下水铁锰去除技术方法：主要包括自然氧化法、接触氧化法、生物氧化法等。
重点综述了生物法除铁锰的研究进展，从滤料、微生物筛选及驯化、运行条件等方面进行强化以提高除铁除锰效率，是该研究方向的重点。
关键词：地下水；铁锰；生物法；氧化法；进展ＴＨＥ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＦＯＲ ＩＲＯＮ ＡＮＤＭＡＮＧＡＮＥＳＥ ＲＥＭＯＶＩＮＧ ＩＮ ＧＲＯＵＮＤＷＡＴＥＲＷａｎｇ Ｚｈｅｎｘｉｎｇ１ Ｗａｎｇ Ｈｅｌｉ ２ Ｌｉ Ｘｉａｎｇｑｕａｎ１ Ｈｏｕ Ｘｉｎｗｅｉ １ Ｌｉｕ Ｌｉｎｇｘｉａ１（１．Ｉｎｓｔｉｆｕｔｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｒｅｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００６１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｆｅｒｒｏｍａｎｇａｎｅｓｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ａｎｄ ｈａｒｍ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｆｅｒｒｏｍａｎｇａｎｅｓｅ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｗｅｒｅ ｏｖｅｒｖｉｅｗｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｎａｔｕｒａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｃｏｎｔａｃｔ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ａｎ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｆｅｒｒｏ－ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｗａｓ ｆｏｃｕｓｅｄ．Ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｔｈａｔ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｆｅｒｒｏｍａｎｇａｎｅｓｅｂｙ ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｄｏｍｅｓｔｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍ，ａｎｄ ｉｎｔｅｎｓｉｖｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｅｔｃ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ｆｅｒｒｏｍａｎｇａｎｅｓｅ；ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ；ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｐｒｏｇｒｅｓｓ＊国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７２１２－００３）。
地下水除铁除锰技术的研究进展
３几种典型的地下水除铁除锰技术
３．１空气氧化法 含铁地下水抽升到地面后经曝气充氧，利用 溶解氧将Ｆｅ２＋氧化为Ｆｅ（ＯＨ），颗粒，因其溶解度小 而沉淀析出，使原本清澈透明的地下水变为黄褐 色的浑水，Ｆｅ（ＯＨ），颗粒在以后的沉淀、过滤等固 液分离净化工序中被去除，从而达到除铁的目的。 这种不依靠催化物质而利用空气直接将Ｆｅ２＋氧化 为Ｆｅ（ＯＨ），，然后将其颗粒从水中分离出来的除铁 方法称为空气直接氧化除铁法（简称空气氧化 法）。 主要净化单元有４个。
问题。实际上，铁被看做是离子交换树脂的一种铁
锈。因此，水在进入离子交换器前，含铁量应当限制 在ｌ～２ｍｇ／Ｌ。如果处理得好，离子交换器的出水中含 铁量为Ｏ．１ ｍｇ／Ｌ或更少些。 ３．６碱化除锰法 向含Ｍｎ“地下水中投加石灰，ＮａＯＨ，ＮａＨＣ０３等
碱性物质，将ｐＨ值提高到９．５之上，溶解氧迅速地
将Ｍｎ２＋氧化成ＭｎＯ：而析出，但是处理水中的ｐＨ值 太高，需要酸化后才能供生活之用。 ３－７光化学氧化法 在阳光照射和含游离氯的条件下，中性含锰水 很快析出ＭｎＯ：沉淀，这是紫外线激活了氯离子，使 之与Ｍｎ２＋ｊ挂行了强烈的光化学反应。 ３．８不加药的除铁方法 将含铁地下水抽至地面，经过加压泵，由特殊的 水射器将空气中的氧气与水混合，强制氧化后变成
万方数据
方法。 该除铁技术的特点：
４结语
经过多年的发展，各种地下水除铁除锰技术日 渐成熟，各具特色。 空气氧化法利用空气做氧化剂，但由于Ｆｅ２＋氧
ｍｇ／Ｌ
（１）不使用Ｃ１：，ＰＡＣ和其他任何药品，不会引
起二次污染和影响人体健康。 （２）适应高浓度含铁水的处理，含铁量约５０ 的水也能处理。 （３）自动运行，不加药品，管理维修方便。 （４）不需要药品和投药设备的经费，只需动力 费用，可降低运行成本。 （５）水质变动时不影响出水水质，可得到稳定 良好的水质。 （６）各部件都安装在较小的空间内，占地面积小。
地下水除铁锰技术的现状及发展
地下水除铁锰技术的现状及发展随着对铁锰氧化机理研究的不断深入，已开发出多种地下水除铁除锰技术，目前常用的主要有以下几种工艺方法。
1自然氧化法自然氧化法除铁除锰就是以空气中的氧气作为氧化剂，地下水经过充分的曝气充氧后，将Fe2+氧化为Fe3+，并以氢氧化物沉淀的形式析出，再通过沉淀、过滤得以去除，除铁氧化反应见式l—l：4Fe2+＋O2+2H20＝4Fc3+＋OH－(1一1)自然氧化除锰时，由于Mn2+的氧化还原电位高于Fe2+，所以在pH>9．0时，氧化速率才明显加快，而一般地下水的pH值为6．O～7．5，仅靠曝气散除C02以提高pH值的常规方法很难将水的pH提高到9．O以上，所以除锰必须另外投加碱。
自然氧化法工艺通常由曝气、反应沉淀、过滤组成，其特点是：工艺过程复杂，设备庞大，处理效果不稳定，工程投资高。
因此从60年代起逐步被接触氧化法所代替。
2接触氧化法地下水经曝气后，直接进入滤池过滤，随着运行时间的加长，滤料上逐步被铁锰氧化物包覆而形成对地下水中Fe2+、M铲+的氧化有自催化作用的“活性滤膜”。
接触氧化法就是指通过活性滤膜的催化氧化作用将Fe2+、Mn2+氧化的工艺过程。
研究发现：对Fe2+氧化起催化作用的成分主要为Fe(0H)3•2H20，称为“铁质活性滤膜”，反应原理式见式1—2和l一3：对Mn2+氧化起自催化作用的成分主要为Mn02•xH20，反应原理式见为式1-4和1－5：Fe(OH)3•2H20+Fe2+=Fe(OH)2-(0Fe)•2H20+H＋(1—2)Fe(OH)2+(OFe)•2H20+1/402+5/2H20＝2Fe(OH)3•2H20+H＋(1—3)Mn2++Mn02•xH20＝Mn02•MnO•(x．1)H20＋2H＋(1一4)Mn02.MnO。
(x-1)H20+l／202+H20＝2Mn02•xH20 (1—5)接触氧化法是对自然氧化法的一大改进。
简化了自然氧化法的工艺流程，提高了除铁除锰的效果和稳定性，但在实际应用中仍存在着以下一些问题：接触氧化法的活性滤膜需要在运行过程中逐步形成，一般形成周期称为“成熟期”。
地下水除铁锰技术的研究进展
地下水除铁锰技术的研究进展作者：张晓彤来源：《今日湖北·中旬刊》2014年第02期摘要对地下水铁锰污染现状及危害进行了介绍，概述了地下水铁锰去除技术方法：主要包括自然氧化法、接触氧化法、生物氧化法等。
重点综述了生物法除铁锰的研究进展，从滤料、微生物筛选及驯化、运行条件等方面进行强化以提高除铁除锰效率，是该研究方向的重点。
关键词地下水铁锰生物法氧化法进展一、引言我国目前地下水开采量约占全国城市总用水量的30%，饮用地下水的城镇居民达l亿人以上。
我国地下水铁锰超标现象日趋严重，铁锰离子的大量存在不但降低了地下水的使用价值更增加了饮用水安全隐患。
本文对地下水铁锰污染现状、危害以及去除方法进行概述，同时介绍当前地下铁锰去除技术的研究进展。
二、研究背景在浅层地下水中，地表植物对水中铁的浓度起着主要的调节作用。
茂密树林附近地下水中铁的浓度是树林边缘无植物地区地下水中的 5～120 倍。
另一方面，浅层地下水中 O2可能与溶解性的 Fe2+反应，氧化为 Fe3+。
Fe3+不稳定，容易形成 Fe（ OH）3沉淀。
雨水离子强度比较低，导致铁和铝离子进入此部分雨水而流失。
铁和亚铁离子的平衡电位在 pH=6附近，为 390mV。
因此， pH 和氧化还原电位的季节性变化会引起铁离子之间的平衡以及铁离子浓度的波动。
（一）地下水中铁和锰的用水标准世界各国对于饮用水的铁、锰含量都进行了严格的限制。
按中国和 WHO 的标准，饮用水中铁和锰的允许含量分别为 0.3mg/L 和 0.1mg/L，美国则对锰的含量限制为 0.05mg/L。
不同工业的用水对铁、锰含量也有特定的标准。
（二）地下水除铁除锰技术的发展概况因为地下水铁、锰含量超标具有一定的普遍性地下水除铁除锰技术的研究进展环境保护与循环经济和危害性，所以早在建国初期我国科技部门就确立了“地下水除铁除锰”这一具有重要社会及经济意义的课题。
其中生物固锰除锰技术的确立，展现了地下水除铁除锰的现代观，引起了国内外众多专家学者的兴趣。
地下水除铁锰技术探讨
关于地下水除铁除锰技术的探讨杨宏涛，陈萍，霍俊萍(1．齐齐哈尔市水资源管理处，黑龙江齐齐哈尔161005；2．齐齐哈尔市水政监察支队，黑龙江齐齐哈尔161005)摘要介绍了地下水除铁锰的常用的6种方法和优缺点。
关键词地下水除铁除锰；曝气氧化法；氯氧化法；高锰酸钾氧化法中图分类号：TU991．26 5 文献标识码：B我国有较丰富的地下水资源，其中有不少地下水资源含有过量的铁和锰，称为含铁含锰地下水。
水中含有过量的铁和锰，将给生活饮用及工业用水带来很大危害。
我国《生活饮用水卫生标准》规定：铁<0．3mg ／L，锰<0．1mg／L。
当原水铁、锰含量超过上述标准时，就要设法进行处理。
1．1 齐市含铁含锰地下水水源水质情况(表1)从表中可以看出地下水含铁量远远超标。
三价铁(FIe3 )在PH>5的水中，溶解度极小，况且地层又有过滤作用，所以含铁地下水主要含二价铁(Fe2＋)的重碳酸亚铁Fe(HOC3)2.国内地下水的含铁量一般在5～15mg／L之间，超过30mg／L的较为少见。
地下水的碱度(即HCO3含量)也很少有低于1mg／L的，所以地下水通常只含有重碳酸亚铁，很少含硫酸亚铁。
当水中有溶解氧时，水中的二价铁易于氧化为三价铁：4Fe2＋+02 +2H20=4Fe3＋+40H﹣氧化生成的三价铁由于溶解度极小，因而以Fe(OH)3形式析出。
所以含铁地下水中不含溶解氧是二价铁离子(Fe2＋)能稳定存在的必要条件。
…2 除铁除锰方法2．1 曝气氧化法利用空气中的氧将二价铁氧化成三价铁使之析出，然后经沉淀、过滤予以去除。
除铁所需的溶解氧，按下式计算(02)=0．14a(Fe2＋)式中：(02)为除铁所需溶解氧量(mg／L)(Fe2＋)为水中二价铁含量(mg／L)a为过剩溶氧系数，一般取a=3～52．2 曝气接触氧化法．一般曝气氧化法没有催化剂，故氧化速度比较缓慢。
当含溶解氧的地下水经过滤层过滤时，水中二价铁被滤料吸附，进而氧化水解，逐渐生成具有催化作用的铁质或锰质活性“滤膜”，在“滤膜”的催化作用下铁和锰的氧化速度大大加快，进而被滤料除去。
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Questions In Study on Removing Iron and Manganese from Groundwater and Development of Methods Abstract：Methods for removing iron and manganese from groundwater and development thereof are presented，with stress put on discussing the biological removal of iron and manganese Introduced in recent years as well as the differences between it and the conventional ways.And，based on the results of the tests made by the author in Dongting Lake area and having analyzed several doubts on the theory of biological removal of iron and manganese，the author is of the opinion that the effect of iron removal by microorganism is insignificant and the effect of biological removal of manganese does exist yet the mechanism of it needs further study.Key words：groundwater；water treatment；biological removal of iron；biological removal of manganese；iron bacteria 地下水除铁除锰的研究在国内已有较长的历史。
上世纪60年代初，我国实验成功了天然锰砂接触氧化除铁工艺，7年代确立了接触氧化除铁理论，80年代初，又开发了接触氧化除锰工艺，并迅速在生产上应用推广。
90年代以来，国内外的学者对传统的除铁除锰机理提出了不同的看法，认为地下水中铁细菌的生物作用是铁锰去除的主要原因。
生物除铁除锰理论的提出，给除铁除锰工艺带来了很多新理论，加深对这些理论的认识，对科学研究和生产实践都有重要的指导意义。
1 除铁理论与工艺铁的常见化合价有十2价和十3价，地下水的氧化还原电位比较低，PH值在6.0～7.5之间，这种情况下铁一般是以Fe2+的形式存在地下水中。
铁的氧化还原电位比氧低，易于被空气中的氧所氧化，pH值对Fe2+的氧化速率有较大影响，在 pH＞5.5的情况下，地下水的pH值每升高1.0，二价铁的氧化速度就增大100倍〔1〕。
1.1 空气自然氧化除铁建国初期，国内地下水除铁大多采用的自然氧化除铁工艺。
其基本原理是曝气充氧后将亚铁氧化为三价铁，经反应沉淀之后，过滤将其去除。
前已述及，提高地下水的pH值能够大大加快Fe2+氧化为Fe3+的速度。
因此，空气自然氧化工艺通常采用较大曝气强度，在充氧的同时散除地下水中的游离CO2以提高pH值，曝气后的pH值一般在7.0以上。
尽管如此，空气自然氧化除铁工艺所需的停留时间仍较长，约2－3h，且由于三价铁絮凝体较小。
容易穿透滤层，影响水质。
另一方面，水中溶解性硅酸与三价铁氢氧化物形成硅铁络合物： Fe3+＋Si0（OH）3-1＝FeOSi（OH）32+使Fe（OH）3胶体凝聚困难，影响氢氧化铁的絮凝，难以从水中分离。
在地下水碱度较低时，溶解性硅酸对除铁效果影响尤为显著。
1.2 接触催化氧化除铁接触氧化除铁，地下水经过简单曝气要絮凝、沉淀而直接进入滤池，在滤料表面催化剂的作用下，亚铁迅速地氧化为三价铁，并被滤层截留而去除。
由于催化剂的作用，只要处理水的pH值高于6.0，Fe2+就能顺利的氧化为Fe3+。
我国绝大多数地下水pH值都是高于6.0的，Fe2+的氧化均能迅速完成，这样就可以简化曝气过程。
曝气只需要向水中充氧即可。
接触氧化除铁工艺的构筑物较为简单，水力停留时间只需5～30min即可。
同时，铁的去除不受溶解性硅酸价的影响。
出水总铁浓度也随着过滤时间的增加而减少。
在周期时间内，水质会越来越好〔2〕。
接触氧化除铁的机理是催化氧化反应，起催化作用的是滤料表面的铁质活性滤膜。
铁质活性滤膜首先吸附水中的亚铁离子，被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化作用下迅速氧化为三价铁，并且使催化剂再生，反应生成物为催化剂，又参与新的催化反应，铁质活性滤膜接触氧化铁的过程是一个自催化反应过程。
其反应式如下：关于铁质活性滤膜的化学组成有几种不同的看法。
李圭白〔1〕认为，铁质活性滤膜的化学组成为Fe（OH）3·2H2O。
新鲜的滤膜具有很强的催化活性，随着时间的增长，滤膜老化脱水活性也逐渐降低，滤膜最终老化生成FeOOH便丧失催化活性。
而高井雄〔3〕则认为，在除铁滤池中自然形成的羟基化铁（FeOOH）的羟基表面起接触催化作用。
羟基氧化铁不是以FeOOH所示的简单分子形式存在的，它是铁原子、氧原子和固体内氢原子三者相结合的巨大无机分子。
1.3 生物氧化除铁在除铁的研究实践中，有人在除铁滤池中检测到了铁细菌的存在，并发现生物在铁的去除过程中起很大作用，提出了生物除铁的观点。
Pierre Mouchet〔4〕在低含铁量（0.75～1.1 mg／L）和低含铁量（0～0.7mg／L）的情况下发现生物在除铁过程中有很大的作用，认为生物是铁去除的主要原因。
Catherine V.Tremblay〔5〕也在低溶解氧含量下发现生物除铁作用的存在。
但是笔者在洞庭湖区的试验发现，生物在除铁中的作用很小。
试验采用两个内径188m m的有机玻璃滤柱，滤砂均为刚投入运行的新石英砂。
其中一个滤柱每天用1％的HgCI2溶液浸泡滤层1～2h，另一个为对比柱。
滤速为 6 m／h，进水溶解氧大于6mg／L，进水pH6.5，进水总铁的质量浓度大于15 mg／L。
试验结果如图1。
试验发现两者处理效果基本相同，运行不到十天两个滤柱出水含铁量已经完全达标，说明高含铁量地下水中，生物作用对于铁的去除几乎没有影响。
2 除锰理论与工艺锰常见的化合价有十2，＋4，＋6，＋7四种价位，其中十6价和十7价锰在天然水中一般不稳定，实际中可以认为不存在。
＋2价锰溶于水是要去除的主要对象，十4价锰则常以固体物质MnO2及水合物的悬浮粒子形式存在于水中，其溶解度甚低，不足为害。
锰比铁去除难得多，Fe2+在 pH＞7.0的情况下就能够迅速氧化为Fe3+，而水中二价锰则需在PH＞9.5时，才能比较迅速地氧化为MnO2析出。
地下水的PH值一般在7.5以下，必须加以适宜条件，反应才能进行。
2.1 接触氧化除锰接触氧化除锰工艺流程比较简单，原水经简单曝气之后进入除锰滤池，在滤料表面的锰质活性滤膜的作用下，Mn2十被水中的溶解氧氧化为MnO2，并吸附在滤料表面，使滤膜得到更新，该过程也是自催化反应。
关于锰质活性滤膜的组成有几种不同的观点，李圭白认为接触催化物为MnO2，其反应式为：2Mn2+＋（X-1）O2＋ 4OH-＝ 2MnO X·zH2O＋2（l—z）H2O范懋功〔6〕经过红外光谱测定认为接触氧化物应该是Mn3O4。
还有一种观点则认为活性滤膜是一种待定复合物，可用Mn x FeO z·xH2O表达，其结构为六方晶系。
接触氧化除锰与接触氧化除铁的工艺非常类似，都是简单曝气后直接过滤，水力停留时间短。
但由于铁锰性质略有不同，因而影响因素也有所不同。
前已述及，铁的氧化还原电位比锰低，二价锰较难被氧化成四价锰，所以其滤速比除铁滤速低，一般为8～10 m／h。
而且二价铁对四价锰成为还原剂，大大阻碍二价锰的氧化：2Fe2+＋ MnO2 ＋ 2H2O ＝ 2Fe3+ ＋ Mn2+ ＋ 4OH-锰的去除远较铁为困难，铁锰共存时，铁对锰的去除有干扰。
在滤层中，要先完成对铁的去除，才能开始除锰，李圭白认为要获得稳定的除锰效果，Fe2+的界限质量浓度约为2 mg／L。
2.2 生物氧化除锰生物除锰是国内外近年来提出的除锰理论，该观点认为除锰滤池中锰的去除主要是滤层中铁细菌生物作用的结果，而不是传统除锰理论所讲的，锰是锰质活性滤膜的化学催化作用去除的。
而生物除锰理论还认为，黑砂表层的锰质活性滤膜并不仅仅是由锰的化合物所组成，而是锰的化合物和铁细菌的共生体，且活性滤膜是在微生物的诱导作用下形成的。
除锰滤池中，微生物氧化原水中的锰获得能量，不断繁殖并附着在滤料表面，同时被氧化的MnO2也沉积在滤料表面，与微生物形成一层“黑膜”，就是接触氧化除锰工艺中的锰质活性滤膜。
滤层成熟后，滤膜不断吸附水中的Mn2＋，其中铁细菌利用水中的溶解氧将Mn2＋氧化为MnO2·mH2O并沉积在滤膜的表面，成为滤膜的一部分，使滤膜得到更新。
吉林大学鲍志戎〔7-8〕将成熟的石英砂灭菌以后发现滤层的除锰能力急剧下降，且滤砂表层的黑膜亦逐渐脱落，从而证实生物作用是锰去除的主要原因，而锰质活性滤膜则是微生物作用的结果，在灭菌以后，由于微生物死亡，滤膜不能及时更新，便逐渐老化脱落，最终丧失除锰能力。
张杰〔9〕的试验研究也认为，除锰是生物作用的结果，除锰滤池的成熟是滤层中微生物群落繁殖代谢，达到平衡的过程。
生物除锰的工艺流程与接触氧化除锰工艺相同，曝气后直接过滤，流程简单，构筑物少，停留时间短。
影响生物除锰滤池的因素比较多，在培养初期，滤池反冲洗的强度不宜太大，一般以10～14L／（s·m2）为宜。
生物除锰对pH值的要求较宽，6.0以上就能有良好的除锰效果。
3 现存的问题及发展生物除铁除锰理论已经有较多的研究，但是在生产实践中仍有不少问题存在、国外多位学者均发现了生物除铁作用的存在，但是诸多试验表明在高铁情况下生物除铁作用微乎其微。
生物除铁究竟存在与否，以及在怎样的水质条件下存在，如原水含铁量、溶解氧含量、PH值等，均是需要进一步探索的问题。
若生物除铁存在，则其是否比接触氧化除铁更有优势，如过滤周期是否更长，滤层含污能力是否更高等，都是对生产非常有意义的问题，值得继续研究。
生产实践中，个物除锰尚存在一些无法解释的现象。
一般来说，成熟的一级除铁除锰滤池中，滤层上部是除铁带，下部为除锰带。
但试验发现，只有在滤层表面铁细菌计数达到105数量级时，滤池的除锰能力才成熟，可是滤层除锰带却常常只能到102－103数量级的铁细菌。
如果铁细菌是除锰的主要原因，那为什么除锰作用往往发生在微生物数量较少的下层，而不是微生物数量较多的上层？〔7-8〕张杰〔10-11〕发现Fe2十是铁细菌除锰的诱导因素，在没有Fe2十存在的情况下，铁细菌无法利用水中的Mn2＋。