地表水除铁除锰总结
化学除铁锰
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实际需氧量 a 理论需氧量
B.氧化速度
O2 0.14aFe
2 2 2
d Fe dt
k Fe O OH
a—过剩溶氧系数（一般2~5）。
2
•
k—反应速度常数，其值与温度有关。
•
PH、温度对Fe2+的影响速度都很大，PH↑1，OH-↑10倍，氧化速 度↑100倍；温度↑15℃，反应速度↑10倍。 • ∴低温、低PH氧化速度相当慢，甚至达一周以上，也不能达到完全氧化， 此外还受碱度、溶解性硅酸等物质的影响,(sio230 mg/L). • 流程为： O2 CO2 • 含铁地下水 除铁水
水的其它处理方法
• 6-1地下水除铁除锰
• 一、含铁地下水水质
• 1.分布普遍 • 2.含铁量
• 因我国地下水分布较广，铁和锰共存于地下水中，含铁量高于含锰 量，从含铁量来看：
• 10 mg/L 较多； • 20~30 mg/L 较少； • 30 mg/L 罕见。 • 国家标准规定：Fe≯0.3 mg/L, Mn≯0.1 mg/L . • 3.含铁形态(溶解性铁的化合物） • 因为，Fe3+、Mn4+在正常水中（PH 5）的溶解度极小。
1 5 Fe (OH ) 2 (OFe ) 2 H 2O O2 H 2O 2 Fe (OH )3 2 H 2O H 4 2
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反应生成物又作为催化剂参与反应，因此，铁质活性滤膜接触氧化 除铁是一个自催化过程。 自动催化作用； 含铁地下水的PH都满足要求，因此不受PH限制，大大扩大了使用范围。 原用锰砂催化理论解释，是不正确的。 作为载体，锰砂、石英砂作用一样，但锰砂和石英砂初期吸附容量 是不同的。 石英砂吸附能力小，开始效果不好。（成熟期一般要2个月） 锰砂吸附能力大，开始就能机械吸附，所以开始效果就好。
地下水生物除铁除锰工艺的影响参数
地下水生物除铁除锰工艺的影响参数摘要：地下水生物除铁除锰技术工艺主要是跌水曝气以及滤池参数的确定。
本文主要分析地下水生物除铁除锰的影响参数。
关键词：地下水生物除铁除锰影响参数对于城市供水系统而言，地下水作为饮用水水源具有水质稳定，处理工艺简单等特点，但北方地下水地区普遍含有过量的铁和锰。
铁锰含量超标会引起人们的感官上的不适，甚至还会对人们的身体和生活造成不良影响。
例如水中铁含量超标时将产生黄褐色的水；而锰的超标则会形成黑色的水，超标的铁、锰还会在卫生器具上留下黄斑，在衣物上着色，很不美观。
生物除铁除锰技术作为一种经济、高效的除铁除锰方法越来越受到人们的青睐。
目前在滤池需氧量、滤层中铁锰依存关系、同一滤层除铁除锰工艺设计等方面已取得突破性成果。
但在滤池反冲洗方面的研究目前还比较少。
生物除铁除锰技术的关键是生物滤层的培养、成熟及稳定运行[1]。
其中生物滤层的培养、成熟是其稳定运行的前提，而培养、成熟后如何稳定运行是保证其经济高效工作的关键，而滤池的反冲洗又是影响生物滤层的培养、成熟及稳定运行的主要原因之一。
1地下水生物除铁除锰的技术工艺目前井水、地下水处理主要是除铁除锰，除铁锰主要采用曝气加过滤，过滤用的过滤介质通常用石英砂、锰砂，后面再经过活性炭及精密过滤器进行过滤，经处理后，水质基本上能达到国家饮用水标准。
物除铁除锰技术的关键是生物滤层的培养、成熟及稳定运行。
其中生物滤层的培养、成熟是其稳定运行的前提，培养、成熟后如何稳定运行是保证其经济高效工作的关键，而滤池的反冲洗又是影响生物滤层的培养、成熟及稳定运行的主要原因之一。
本文采用的生物除铁除锰的工艺特点主要是采用跌水曝气，在同一生物滤层中除铁除锰。
2地下水生物除铁除锰的影响参数2.1滤速滤速对生物滤膜的培养和稳定运行有重要的作用。
在生物滤膜的形成初期，滤速要较低，滤膜成熟，出水铁锰含量稳定后，滤速可适当变化。
在生物滤膜形成阶段，控制滤速为2m/h。
地下水除铁除锰处理
谢 谢！
三、接触氧化法除铁、除锰工艺
• 当地下水的含铁量和含锰量均较低时，一般可采用除铁除锰
双层滤池
• 铁、锰可在同一滤池的滤层中去除，上部滤层为除铁层，下
部滤层为除锰层。，可采用两级曝气、过滤处
理工艺，即第一级除铁，第二级除锰。其工艺流程如下：
• 地下水 → 曝气 → 除铁滤池 → 除锰滤池 → 出水
二、 地下水除锰
• 锰的化学性质与铁相近，常与铁共存于地下水中，但铁
的氧化还原电位比锰要低，相同pH值时二价铁比二价锰 的氧化速率快，二价铁的存在会阻碍二价锰的氧化。因 此，对于铁、锰共存的地下水，应先除铁再除锰。
接触氧化除锰
2Mn2 O 2 2H 2O 2MnO2 4H
高含锰量的水质，成熟期约需60～70d，而低含锰量的水质则需 90～120d，甚至更长；其次滤料成熟期与滤料有关：石英砂的成 熟期最长，无烟煤次之，锰砂最短。
铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。
接触氧化除铁
滤池初期出水含铁量较高，一般不能达到饮用水水质标准。随着过 滤的进行，在滤料表面覆盖有棕黄色或黄褐色的铁质氧化物即具有 催化作用的铁质活性滤膜时，除铁效果才显示出来。
从过滤开始到出水达到处理要求的这段时间，称为滤料的成熟期， 一般为4～20d
滤料的成熟期与滤料本身、原水水质及滤池运行参数等因素有关。
一、 地下水除铁
4Fe2 O2 10H 2O 4Fe（OH）3 8H
氧化剂
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)3
絮凝胶体
氧化剂：氧气、氯和高锰酸钾等
自然氧化 除铁
• 含铁地下水经过曝气，经自然氧化的反应和 沉淀设备
接触氧化 除铁
8 地下水除铁除锰
19.1.1 地下水除铁
19.1.1 地下水除铁
19.1.1 地下水除铁
19.1.1 地下水除铁
19.1.1 地下水除铁
板条式曝气塔 接触式曝气塔 机械通风式曝气塔 1—焦炭层；2—浮 球阀
19.1.1 地下水除铁
19.1.1 地下水除铁
2. 氯氧化法 氯是比氧更强的氧化剂，氯与二价铁的反应式：
（3）接触氧化法
Cl2 原水 曝气装置 接触过滤池 除铁水
19.1.1 地下水除铁
• 空气自然氧化法：不需投加药剂，滤池负荷低， 空气自然氧化法 运行稳定，原水含铁量高时仍可采用。但不适 合于溶解性硅酸含量较高及高色度地下水。 • 氯氧化法 氯氧化法：适用于一切地下水。当Fe2+量较低 时，可取消沉淀池、絮凝池。缺点：形成的泥 渣难以浓缩、脱水。 • 接触氧化法 接触氧化法：不需投药、流程短、出水水质好， 但不适用于含还原性物质多及色度高的原水。
净水工程——西安理工大学水电学院市政工程系
第19章 水的其它处理方法 19章
19.1 地下水除铁除锰
19.1.1 地下水除铁
含铁含锰地下水水质 我国含铁含锰地下水分布广泛，《生活饮用水 卫生标准》规定： 铁＜0.3mg/L 锰＜0.1mg/L 我国部分地区的地下水 含铁量多在5~15mg/L 含锰量多在0.5~2.0mg/L
19.1 地下水除铁除锰
除铁除锰工艺流程 硫酸铝 （1）
Cl2 含铁含 锰 原水 絮凝池 沉淀池 除铁滤池 除锰滤池
除铁除 锰水
以氯为氧化剂，根据Fe2+与Mn2+氧化还原电位的 差异，先用氯氧化除铁，再用氯接触过滤除锰 （2）
空气 含铁含 锰原水 除铁滤池 Cl2 除锰滤池 除铁除锰水
乡镇给排水：除铁除锰
过滤
过滤
（2）氯接触过滤法:
空气
曝气
生物过滤
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3.除铁除锰工艺流程对于铁、锰共存的地下水
其处理工艺流程一般可组合成图下列的各种流程:
Cl2
Al2(SO4)3
含铁含锰原水
絮凝池
沉淀池
除铁滤池
除锰滤池
（1）
除铁除锰水 空气
含铁含锰原水
除铁滤池
Cl2 除锰滤池
除铁除锰水
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（3）
含铁含锰原水
Cl2+H2O→HOCl+H++Cl- Mn2++HOCl+H2O→MnO2↓+Cl-+3H+， 理论上，每氧化1mg/L的Mn2+需要2×35.5/54.9=1.29mg/L的氯。
添加您的标题 三、除铁除锰方法
1. 除铁方法 1）曝气氧化法 2）氯氧化法 3）接触过滤氧化法
2. 除锰方法 1）高锰酸钾氧化法 2）氯接触过滤法 3）生物固锰除锰法
《生活饮用水卫生规范》规定, 饮用水中铁的含量不应超过 0.3mg/L, 锰的含量不应 超过0.1mg/L 。生产用水, 由于水的用途不同, 对水中铁和锰含量的要求也不尽相同。 纺织、造纸、印染、酿造等工业企业, 为保证产品质量, 对水中铁和锰的含量有严格的 要求。软化、除盐系统对处理水中铁和锰的含量, 亦有较严格的要求。
添加您的标题 四、除铁除锰工艺流程 1．除铁工艺流程
（1）空气自然氧化法:
原水
曝气
沉淀池
Cl2
滤池
除铁 水
添加您的标题
（2）氯氧化法
PAC Cl2
原水
絮凝池
第表水除铁锰成功案例---曲靖市第三水厂
曲靖市第三水厂（日产六万吨）建成于1997年，设计使用引自42km外的独木水库水源。
但由于水源水锰超标，三水厂多年来没有正式投入使用。
2007年初，在使用杰丽牌覆合锰砂对水源水进行除锰试验成功的基础之上，将六万吨V型滤池全部采用覆合锰砂进行除锰改造。
该水厂现已正常全负荷运行，除锰效果好，水质稳定。
一年多，处理水量已经达到2000多万吨。
一、覆合锰砂的应用，使曲靖市三水厂收到了如下的好效果：1、产水水质稳定⑴在2007年4月10日，技术人员在独木水库水源地对覆合锰砂的除铁锰性能进行现场检测,数据表明：在原水锰含量为0.257mg/L的情况下，过滤水锰含量降为0.02mg/L以下，锰去除率平均93.35％；在原水锰含量为1.6 mg/L的情况下，过滤水锰含量降为0.04～0.025 mg/L, 锰去除率为98.85％，详见附表1。
⑵正式投产运行7个月以来，对滤池进出水进行的检测数据表明，原水锰含量超标4～6倍的情况下，过滤水锰含量降低到0.01～0.06mg/L，锰去除率为95.0～98.8％，详见附表2、附表3。
数据经统计分析，锰平均去除率=96.65％，锰去除率区间估计值为96.03～97.25％。
滤后水锰含量全部优于国家饮用水0. 1mg/L的卫生标准。
2、氯消耗降低，减少了存在于水中的氯衍生物，提高了供水水质，这是最为重要的应用成果。
如果按照一般的技术方法，使用天然锰砂滤料和加大氯的投加量的办法去除铁锰，会造成供水水质氯衍生物增加。
而氯的衍生物是世界公认的对人体致癌的有害物质。
3、节约了生产成本使用覆合锰砂除锰，大量地降低了氯的消耗量，直接节约了水厂成本。
据估算，曲靖市三水厂一年的供水量为2000万吨，每吨水可以节约氯的费用4分钱，一年可以节约资金80余万元。
2007年10月该水厂开始试运行，经曲靖市卫生监督局对出厂水水质跟踪监测，锰含量均优于《国家生活饮用水卫生标准》GB5749—2006中对锰的限值要求（＜0.1mg/L），并于当年对三水厂核发了自来水生产卫生许可证。
含铁锰地下水的危害及除铁锰技术
含铁锰地下水的危害及除铁锰技术饮用含铁地下水对人体健康，目前认为尚无影响，但也不能超过一定含量，而长期饮用含锰量较高的水，据医学上讲，可给一些人生理上造成一定的影响；含铁、锰的水可使白色织物变黄，给水管道堵塞，给人们日常生活带来许多不便。
饮用含铁地下水对人体健康，目前认为尚无影响，但也不能超过一定含量，而长期饮用含锰量较高的水，据医学上讲，可给一些人生理上造成一定的影响；含铁、锰的水可使白色织物变黄，给水管道堵塞，给人们日常生活带来许多不便。
一.含铁锰地下水的形成铁在地球表面分布很广，地壳中的铁质多半分散在各种晶质岩和沉积岩中，它们都是难溶性的化合物。
这些铁质大量的进入水中，一般通过以下几种途径：1.含碳酸的地下水，对岩层中二价铁的氧化物起溶解作用。
在水的循环中，部分雨水由地表渗入地下的过程中，一般都要经过富含有机物的表土层。
土壤中的有机物在微生物的作用下，被分解而产生出大量二氧化碳，这些二氧化碳溶于水中便使地下水含有大量的碳酸。
含有碳酸的地下水经过地层的渗透和过滤，能逐渐溶解岩层中二价铁的氧化物，而生成可溶于水的重碳酸亚铁：FeO+2CO2+H2O=Fe(HCO3)2当岩层中有碳酸亚铁存在时，碳酸亚铁在碳酸作用下也能生成溶解于重碳酸亚铁。
FeCO3+CO2+H2O=Fe(HCO3)22.三价铁的氧化物在还原条件下被还原而溶解于水。
在含有机质的地层中，常由于微生物的强烈作用而处在还原条件下时，水中的溶解氧被消耗殆尽，而由于有机物的分解作用，产生出相当数量的硫化氢和二氧化碳。
在这种条件下，地层中的三价铁首先被硫化氢还原生成FeS沉淀。
Fe2O3+3H2S=2FeS+3H2O+S生成的硫化铁在碳酸作用下又生成溶解于水中的Fe(HCO3)2。
FeS+2CO2+ 2H2O= Fe(HCO3)2+H2S3.有机物质对铁质的溶解作用。
有些有机酸能将岩层中的三价铁还原成为二价铁而使之溶解于水中，还有一些有机物能和铁质生成复杂的有机铁而溶于水中。
第一节概述第二节地下水除铁除锰
贵州省燃煤污染型氟中毒
贵州省织金县普翁乡化落村，2003年初步调查，这 个地区受氟中毒威胁的人口达1700多人。 燃煤污染型氟中毒，主要分布在我国西南部地区的 云南、四川、贵州、湖南、湖北等几个省的交界处。据了 解，目前世界上燃煤污染型氟中毒只有我国存在，整个病 区人口有3300万，贵州省是我国燃煤污染型氟中毒最严 重的地方。全省87个县市有37个病区，受威胁人口1900 万，氟斑牙患者1000多万，氟骨症患者64万。 2001年11月，贵州省氟中毒的重灾区织金县对全县 32个乡镇，8至12岁的17878名小学生进行了氟斑牙调 查，平均患病率达到99.8％。贵州有1000万氟斑牙患者， 64万氟骨病人，以县为单位，氟中毒的人口1900万，占 贵州人口的一半。 我国有4000多万人“笑不敢露齿”！
三、含铁含锰地下水的曝气
四. 地下水除铁除锰工艺与设备
1. 工艺流程
地 下 水 除 铁 除 锰
（1）原水只含铁不含锰的除铁工艺 （2）原水铁锰共存的除铁除锰工艺
2. 设 备
地 下 水 除 铁 除 锰2 气设备（1）水射器曝气 （2）跌水曝气 （3）穿孔管或莲蓬头喷淋曝气 （4）曝气塔 （5）叶轮表面曝气
二、氟的作用与危害
氟是人体生命活动不可缺少的必须微量元素之一。在必 需元素中,人体对氟含量最为敏感,从满足人体对氟的需要 到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不多 ,因此氟对人 体的安全范围比其他微量元素更窄。须更加注意自然界、 饮水及食物中氟含量对人体健康的影响。 氟在人体中主要分布在骨胳、牙齿、指甲和毛发中, 尤以牙釉质中含量多,氟的摄入量或多或少也最先表现在 牙齿上。当人体缺氟时,会患龋齿,氟多了又会患斑釉齿,如 果再多,会患氟骨症等系列病症。 人体中氟的主要来源是饮水, 我国现行的饮用水标准 规定含氟量不超过1.0mg/L,最高不得超过1.5mg/L。
19章2地下水除铁锰
③二价铁氧化 速率与PH的 关系： 可由图19-3看 出： （半对 数） 横轴：时间 （min）。 纵轴：铁Fe2+ 浓度。 PH越高反应 （二价铁的氧 化）越快。
④使氧向水的转移（传质）——曝气 i.复氧; 作用： ii.除CO2→pH↗ 地下水中不含氧，含CO2很高。 氧、二氧化碳略溶于水，其溶解度与温 度和气体分压有关。（物化中学过） 当1个atm PO2=21.3KPa PCO2=0.03~0.1KPa
lg dt
lg k 2 PH
可见：除铁的影 响因素： （1）PH高促进 二价铁的氧化。 （2）K//中隐着氧 化剂的浓度。 （PO2分压力） fig19-2实验与公 式的情况，当 PH<5.5时，二价 铁的氧化速度缓 慢（实验高于公 式计算值）
3、除铁方法： ① 常用氧化剂：O2空气中的氧、方便、经济。 （多用此法） Cl2氧化。 高锰酸钾氧化 ②反应式： 4Fe2++O2+10H2O 4Fe(OH)3+8H+ 每氧化1mg/L的Fe2+ ， 需氧0.14mg/L， 产生0.036 mg/L 的H+ ， →降低1.8mg/L的 碱度（以CaCO3计） →使水偏酸， → PH降 低→降低铁氧化的速度。
5、催化氧化过滤： 在滤料上生成MnO2膜（黑色） 滤料一般是石英砂或锰砂。形成MnO2膜后催 化。 铁对除锰的干扰： 当原水含铁、锰高就应该即除铁又要除锰。 方法： 加厚滤料层 上部除铁 适用铁锰 下部除锰 含量不太高。 双层滤料 上层：除铁 也可在压力滤 下层：除锰 池中分层
⑤方法： 鼓风曝气——将气泡分散于水中。 淋水曝气——将水分散于空气中。 4、设计： ①理论需氧与操作复氧量 理论：1mg/L Fe2+需0.14mg/L O2 。 实际：理论值的3~4倍。 原因：水中其它杂质耗氧；可加快二价 铁氧化速度。
地下水除铁和除锰
地下水除铁和除锰9.10.1 微量的铁和锰是人体必须的元素，水中的铁和锰超量时，水的色、味会变差，锰的氧化物易在管道内壁上沉积并引起“黑水"现象，GB5749规定，饮用水中铁的含量不应超过0.3mg/L、锰的含量不应超过0.1mg/L。
...9.10.1 微量的铁和锰是人体必须的元素，水中的铁和锰超量时，水的色、味会变差，锰的氧化物易在管道内壁上沉积并引起“黑水"现象，GB5749规定，饮用水中铁的含量不应超过0.3mg/L、锰的含量不应超过0.1mg/L。
9.10.2 地下水中的铁和锰超标主要存在铁超标或铁锰同时超标两种形态，除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法，除锰一般采用接触氧化法，曝气氧化法除铁系指原水经曝气后充分溶氧和散除CO2，提高pH值，水中的Fe2+全部或大部分氧化为Fe3+，进入滤池过滤；接触氧化法除铁（除锰）系指原水经曝气溶氧后未经完全氧化很快进入滤池，滤料经过一定的成熟期后在其表面形成铁质（或锰质）活性滤膜，利用活性滤膜的催化作用进行除铁（除锰）。
铁锰共存时，原水含铁量低于2.0～5.0mg/L(由于水质的不同，北方可采用2.0、喃方可采用5.0)、含锰量低于1.5mg/L，单级过滤一般可同时去除铁和锰，当水中铁锰含量超过上述值时，铁将明显干扰除锰，应采取先除铁后除锰的工艺，并严格控制一级除铁效果。
铁、锰超标的地下水水质千差万别，因此除铁、除锰工艺流程的选择，应掌握较详细的原水水质资料，有条件的应进行除铁除锰试验，无条件试验时应参照原水水质相似水厂的经验进行选择。
9.10.3 曝气是地下水除铁除锰的重要环节，原水水质不同，采用的工艺不同，曝气程度的要求也不同；曝气的方法有多种，各种曝气装置的复杂程度、运行成本、管理的难易程度、曝气效果均有差异，因此本条规定曝气装置应根据原水水质、曝气程度的要求，通过技术经济比较选定。
1 跌水曝气，适用于水中铁锰含量较低，对曝气要求不高的工程；设计时，不应作最不利的数据组合，以免影响曝气效果，若跌水级数或跌水高度选用较小值，单宽流量也应较小。
地下水除铁除锰
地下水除铁除锰本文着重以下几个方面论述地下除铁除锰：既含铁地下水的形成；水中铁锰对生产和生活的危害；去除水中铁和锰的原理及方法；并应用于本人设计的处理能力为15400吨/日海拉尔净水所工艺流程中。
一.含铁锰地下水的形成铁在地球表面分布很广，地壳中的铁质多半分散在各种晶质岩和沉积岩中，它们都是难溶性的化合物。
这些铁质大量的进入水中，一般通过以下几种途径：1.含碳酸的地下水，对岩层中二价铁的氧化物起溶解作用。
在水的循环中，部分雨水由地表渗入地下的过程中，一般都要经过富含有机物的表土层。
土壤中的有机物在微生物的作用下，被分解而产生出大量二氧化碳，这些二氧化碳溶于水中便使地下水含有大量的碳酸。
含有碳酸的地下水经过地层的渗透和过滤，能逐渐溶解岩层中二价铁的氧化物，而生成可溶于水的重碳酸亚铁：FeO+2CO2+H2O=Fe(HCO3)2当岩层中有碳酸亚铁存在时，碳酸亚铁在碳酸作用下也能生成溶解于重碳酸亚铁。
FeCO3+CO2+H2O=Fe(HCO3)22.三价铁的氧化物在还原条件下被还原而溶解于水。
在含有机质的地层中，常由于微生物的强烈作用而处在还原条件下时，水中的溶解氧被消耗殆尽，而由于有机物的分解作用，产生出相当数量的硫化氢和二氧化碳。
在这种条件下，地层中的三价铁首先被硫化氢还原生成FeS沉淀。
Fe2O3+3H2S=2FeS+3H2O+S生成的硫化铁在碳酸作用下又生成溶解于水中的Fe(HCO3)2。
FeS+2CO2+ 2H2O= Fe(HCO3)2+H2S3.有机物质对铁质的溶解作用。
有些有机酸能将岩层中的三价铁还原成为二价铁而使之溶解于水中，还有一些有机物能和铁质生成复杂的有机铁而溶于水中。
综上所述，一般地下水中主要含有二价铁的重碳酸盐，此外，还可能含有可溶性的有机铁盐。
许多资料中介绍，铁和锰同时存在于天然水中，含铁地下水因地区不同，或多或少含有一定量的锰，只有量的多少不同，在此对地下水的锰的形成就不再详述了。
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
除铁锰方法
原水除铁、锰介绍1、原水除铁、除锰技术的发展与应用地下水中的铁、锰分别已经Fe2+和Mn2+离子形式存在，除铁、除锰的主要技术思路在于通过化学或生物氧化作用，将离子态的铁、锰转化为固态形式，并最终从水中分离从而净化水质。
地下水除铁除锰的主要方法包括自然氧化法、接触氧化法、生物氧化法和药剂氧化法。
其中自然氧化法、接触氧化法、药剂氧化法都是通过化学氧化的作用将水中的Fe2+、Mn2+转化为固态形式，最终去除水中的铁和锰。
属于化学氧化法；而生物氧化法是通过生物氧化作用来达到去除水中的铁和锰的目的。
1.1自然氧化法除铁、锰自然氧化法包括曝气、氧化反应、沉淀、过滤等一系列复杂的过程．曝气是先使含铁地下水与空气充分接触，让空气中的氧溶解于水中，同时大量散除地下水中的CO2，提高pH值，以利于铁锰的化学氧化。
地下水经曝气后，pH值一般在6．0---7．5之间，Fe2+氧化为Fe3+并以Fe(OH)3的形式析出，通过沉淀、过滤去除。
可是对于Mn2+的去除，只经过简单的曝气是不能实现的，因为Mn2+在pH 大于9．0时，自然氧化速率才明显加快，而地下水多呈中性，在同样的pH条件下，Mn2+的氧化比Fe2+慢得多，难以被溶解氧氧化为沉淀物而去除．所以需向地下水中投加碱(如石灰)，提高pH值，才能氧化Mn2+．可见，自然氧化法除锰后尚需进一步酸化才能使用，这使工艺复杂并增加了运行费用在实际运行中由于Fe(OH)3絮体颗粒细小，易穿透滤层，除铁效果有时达不到要求．氧化和沉淀过程要求处理水在沉淀池中停留时间较长，约2～3 h，因此，该工艺设备庞大，投资高．此外，水中溶解性硅酸与Fe(OH)3形成硅铁络合物使Fe(OH)3胶体凝聚困难，影响Fe(OH)3通过絮凝从水中分离．以上问题的存在，限制了该方法在工程实践中的广泛运用，达不到高效除铁除锰的根本目标。
1.2微生物氧化法20世纪80年代后期，我国的张杰院士等对除锰滤池进行了深入研究，发现滤沙表面有大量微生物繁殖，由此提出了生物催化氧化除铁的新思路，并于90年代在我国率先开展了地下水生物除锰新技术的理论及应用研究．生物除锰的过程包括扩散、吸附和氧化3个阶段．在扩散阶段，Mn2+由水中向生物膜表面扩散；在吸附阶段，扩散到生物膜表面的Mn2+通过范德华引力和细菌胞外分泌物被吸附到生物膜的表面上；在氧化阶段，被吸附的Mn2+被氧化为MnO2，该过程可能包含两个方面，一是在微生物周围及内部形成了一个碱性的微环境，Mn2+在扩散到微生物表面及进入生物膜内部的过程中，被水中溶解氧迅速氧化．二是吸附在生物膜表面的Mn2+在微生物胞外酶的催化下被氧化成MnO2．在滤池中接种铁锰氧化细菌，经培养，熟料表面形成一个复杂的微生物生态系统，该系统中存在着大量具有锰氧化能力的细菌．滤层的活性就来自于附着的锰氧化细菌的活性．细菌在载体上再生出新的吸附表面，从而使吸附、氧化、再生处于动态平衡．生物法是利用微生物技术提出的新方法，该法提高了除锰效果，降低了工程投资及运行费用，是目前该领域的最新发展方向．但在工程实践中，由于各地水质的差异，生物除锰滤柱缺乏规范化的调试运行方法，在反冲洗时间、周期和强度、滤速、溶氧量、滤层厚度、滤料粒径等的选择上没有统一的标准．如何在保证出水合格的前提下缩短滤料的成熟时间、减小水头损失仍是一个应不断研究的课题．1.3接触氧化法地下水经过简单曝气后，直接进入滤池，在滤料表面催化剂的作用下，Fe2+、Mn2+被氧化后直接被滤层截留去除．该法的机理是自催化氧化反应，起催化作用的是滤料表面的铁质和锰质活性滤膜．铁质活性滤膜吸附水中的Fe2+，被吸附的Fe2+在活性滤膜的催化作用下迅速氧化为Fe3+，并且生成物作为催化剂又参与新的催化反应．同理，Mn2+在滤料表面锰质活性滤膜的作用下，被水中的溶解氧氧化为MnO：并吸附在滤料表面，使滤膜不断更新．接触氧化法是目前应用最为广泛的处理技术。
地下水除铁锰
地下水中常常含有可溶性铁盐和锰盐，影响水的色度，另外，在管壁和过滤材料中蓄积铁、锰沉淀物会降低送水能力，影响水处理。
工业生产会影响到生产器的品质和机械的寿命，对饮用有害人类的健康。
除铁锰过滤器主要包括除去系统中的铁锰离子，净化水质。
我国饮用地下水的农村和城市很多，地下水一般水质较好，作为生活、生产用水水源，具有很多优点，因此优先考虑。
但在很多地区地下水中铁、锰含量超标，如果水中铁、锰含量高时，除影响生活用水对色、味、嗅等感官指标的要求，在用具、洗涤物上产生斑渍外，还会影响人类身体健康。
下面是小编整理的关于地下水去除铁锰离子的方法与工艺分析等内容，希望能对于去除铁锰离子方面起到一些参考价值。
井水除铁/地下水除铁锰处理方法：①根据水质的不同可选择一级或二级处理系统，根据水量选择单台或多台并联系统。
②除铁锰的工艺流程应根据下列条件确定：a.当原水含铁量≤10mg/L、含锰量≤0.5mg/l采用单级处理系统，当含铁量<20mg/l 或锰含量>1mg/l时，采用二级除铁锰处理系统。
b.当原水含铁量≤2.0毫克/升、含锰量≤1.5毫克/升时，可采用：原水曝气—单级过滤除铁除锰c.当原水含铁量或含锰量超过上述数值时，应通过试验确定;可采用：原水曝气—氧化—一次过滤除铁—二次过滤除锰d.当除铁受硅酸盐影响时，应通过试验确定。
必要时可采用：原水曝气—一次过滤除铁(接触氧化)—曝气——二次过滤除锰③除锰滤池滤前水的pH值宜达到7.5以上，二次过滤除锰滤池的滤前水含铁量宜控制在0.5mg/l以下。
在地下水除铁除锰的过程中，曝气的作用很大，目前将地下水净化处理后饮用的地区非常多，地下水处理的设备也很多，但工艺上基本一致，在这种情况下，能够省电、节水、处理效果好的设备成为地下水处理设备选择的关键。
，曝气过程在设备中完成，同时设备能够有效去除水体中的铁、锰、有机物（磷、氮、尿素、溶解酶）等，水中的悬浮物去除率99.5%，出水浊度0.3-4NTU。
地下水除铁除锰技术分析
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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
地表水除铁除锰总结
地表水除铁、除锰我国城镇和工业企业有百分之七十以上以地表水为水源，而其中以湖泊和水库为水源的又达百分之四十以上。
一、地表水中铁、锰的来源（1）含铁含锰地下水的补给，将铁、锰带入地表水中。
（2）含铁含锰的工业废水排入地表水中。
（3）雨雪冲刷将地面的含铁、锰化合物带入地表水中。
（4）湖、库水中有机物分解在底部形成厌氧环境，高价的铁、锰化合物被还原为二价铁和二价锰而溶于水中；当水温变化、风浪作用，上游洪水注入湖、库等原因，使底部含铁含锰水向湖库中上层扩散，致湖库水中铁、锰浓度升高。
二、地表水中铁、锰的存在形态（1）除了含有溶解态的二价铁和二价锰以外，还含有以悬浮物和络合物形态存在的非溶解态的铁、锰化合物。
（2）地表水中虽常含有铁、锰，但一般含量并不高，常不超过水质标准的限值。
但有的地表水体，特别是湖、库水会出现铁、锰浓度超标的现象，并常具有季节性超标的特点。
三、地表水除铁、锰的方法一般为去除水中的二价铁和二价锰常采用氧化的方法，即先将溶解态的二价铁和二价锰氧化成非溶解态的高价铁、锰化合物，再用混凝等固液分离方法将其由水中除去，从而达到除铁除锰的目的。
常用的氧化剂有氯、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾（及其复合剂）等。
（1）氯氧化法除铁、锰在天然水pH条件下,氯氧化二价锰的速度甚慢，只有将水的pH提高到9.5 以上，氧化速度才足够地快。
当有催化剂存在时，氯氧化二价锰的速度可大大加快，从而可在天然水pH 条件下除锰，但这对于地表水厂是难以实现的（2）臭氧氧化法除铁、锰当水的pH 不低于6.5 时，臭氧与锰的反应时间很短，只需数十秒。
但臭氧氧化除铁除锰只在水厂有臭氧制备投加设备时才能用。
当臭氧投加量超过理论值时，会出现二价锰被氧化成七价锰，从而使水产生红色。
所以臭氧投加量需严格控制。
（3）二氧化氯氧化除铁、锰二氧化氯反应能生成对人体有毒害作用的亚氯酸盐，按照国标水中亚氯酸盐的浓度限值为0.8mg/L,按转化率70%计算，二氧化氯的投加量不宜超过1.0mg/L , 能氧化去除约0.3mg/L 的二价锰，所以二氧化氯只能于二价锰浓度很低时使用。
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”。
工业给水处理 第二章-除铁除锰
• 在天然水的pH条件下，硫化氢主要进行一级解离，而第二级解离极
其微弱，所以天然水中硫化氢的存才形式主要是分子态的H2S和离 子态的HS- 。
• 硫化氢的标准氧化还原电位约-0.36V，是一种比较强的还原剂，所
以它对Fe(II)的氧化反应有阻碍作用。 • 当水中硫化氢含量较高时，宜加强曝气将其散除，以避免影响。
• 除水体被含锰废水污染之外，一般江河等地面水含锰很少，在地下 水中铁和锰相伴出现，但含量比较少。 • 溶解的锰与铁不同，即使曝气也仍为溶解状态，所以除锰比除铁难。
1.4 影响二价铁、锰氧化反应的因素
影响二价铁、锰氧化反应的因素实际上就是影响除铁除 锰的因素，有如下几个方面： 1. 2. 3. pH值的影响 水的碱度影响 水温的影响
1.4.6 水中溶解性硅酸的影响
• 水中的溶解性硅酸(SiO2)在一般条件下，对铁质活性膜吸附交
换二价铁离子过程影响并不明显，因此接触氧化法在含有溶 解性硅酸的水中，仍能获得良好的除铁效果。但是，铁质活 性膜对溶解性硅酸也是一种良好的吸附剂，被吸附的硅酸在 滤膜表面会生成硅铁络合物，滤层的接触催化活性会降低。 • 水中溶解性硅酸对接触氧化除铁效果的影响，与水质有关： 一般水中含铁较高时，活性滤膜更新较快，其影响程度要小； 反之，影响程度较大。
作用，从而加速其氧化去除。 在接触条件下进行的氧化称
为接触氧化。
天然二氧化锰（锰砂）
• 天然锰砂在除铁过程中，其颗粒表面会逐渐形成一层棕黄色，具有接触 催化除铁作用的外壳膜。 • 这层膜具有催化氧化作用，可以用 反冲洗前后除铁能力变化来说明 — — 天然锰砂在催化除铁过程中阻力 逐渐增大，当锰砂的过滤阻力增加 到设计值时须进行反冲洗，冲洗过 程中部分表层滤膜被冲洗掉，之后 发现催化除铁能力大大降低，需经
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地表水除铁、除锰
我国城镇和工业企业有百分之七十以上以地表水为水源，而其中以湖泊和水库为水源的又达百分之四十以上。
一、地表水中铁、锰的来源
（1）含铁含锰地下水的补给，将铁、锰带入地表水中。
（2）含铁含锰的工业废水排入地表水中。
（3）雨雪冲刷将地面的含铁、锰化合物带入地表水中。
（4）湖、库水中有机物分解在底部形成厌氧环境，高价的铁、锰化合物被还原为二价铁和二价锰而溶于水中；当水温变化、风浪作用，上游洪水注入湖、库等原因，使底部含铁含锰水向湖库中上层扩散，致湖库水中铁、锰浓度升高。
二、地表水中铁、锰的存在形态
（1）除了含有溶解态的二价铁和二价锰以外，还含有以悬浮物和络合物形态存在的非溶解态的铁、锰化合物。
（2）地表水中虽常含有铁、锰，但一般含量并不高，常不超过水质标准的限值。
但有的地表水体，特别是湖、库水会出现铁、锰浓度超标的现象，并常具有季节性超标的特点。
三、地表水除铁、锰的方法
一般为去除水中的二价铁和二价锰常采用氧化的方法，即先将溶解态的二价铁和二价锰氧化成非溶解态的高价铁、锰化合物，再用混凝等固液分离方法将其由水中除去，从而达到除铁除锰的目
的。
常用的氧化剂有氯、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾（及其复合剂）等。
（1）氯氧化法除铁、锰
在天然水 pH条件下,氯氧化二价锰的速度甚慢，只有将水的pH提高到9.5以上，氧化速度才足够地快。
当有催化剂存在时，氯氧化二价锰的速度可大大加快，从而可在天然水 pH条件下除锰，但这对于地表水厂是难以实现的
（2）臭氧氧化法除铁、锰
当水的pH 不低于6.5时，臭氧与锰的反应时间很短，只需数十秒。
但臭氧氧化除铁除锰只在水厂有臭氧制备投加设备时才能用。
当臭氧投加量超过理论值时，会出现二价锰被氧化成七价锰，从而使水产生红色。
所以臭氧投加量需严格控制。
（3）二氧化氯氧化除铁、锰
二氧化氯反应能生成对人体有毒害作用的亚氯酸盐，按照国标水中亚氯酸盐的浓度限值为0.8mg/L，按转化率70%计算，二氧化氯的投加量不宜超过1.0mg/L，能氧化去除约0.3mg/L的二价锰，所以二氧化氯只能于二价锰浓度很低时使用。
（4）高锰酸钾氧化法除铁、锰
高锰酸钾是比氧和氯都更强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化为三价铁。
高锰酸钾可以在中性和微酸性条件下迅速将水中二价锰氧化为四价锰。
当水的 pH在6.5以上时，高锰酸钾氧化水中二价锰的反应很快，一般可在数分钟内完成，并且 pH越高，除锰效果也越好。
当然水温对氧化反应速度也是有影响的，水温越高氧化反应速度越快。
氧化生成的二氧化锰对混凝还有促进作用，能减少混凝剂的用量。
高锰酸钾在国外主要用于水的除铁、除锰、除臭、除味等净水工艺，迄今尚未发现高锰酸钾氧化会出现对人体有毒害的氧化副产物，所以高锰酸钾是一种比氯、二氧化氯、臭氧等更安全的氧化剂。
四、投加高锰酸钾建议
（1）前投，即投加在源水源头，经预氧化供到水厂，再经加矾混凝沉淀工艺，将铁、锰去除。
投加距离远、反应时间长比较好。
（2）严格控制投加量，不可多投，若高锰酸钾投加量超过需要量，处理后的水会显粉红色。
可用肉眼看滤前水的颜色，水微微有点红，则滤后水锰含量就没问题。
（3）高锰酸钾不可与次氯酸钠同时投加，会产生氯气析出。
（4）特殊情况下投加顺序为：先加高锰酸钾，后加矾，再加活性炭处理水。
另外，若管网水铁、锰含量超标，需定期排污冲洗管网。
在滤池底部放置吸附剂，可去除一部分溶解态锰，可降低锰含量。