生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果
摘要：在生物除铁除锰技术指导下设计建造的沈阳经济技术开发区供水厂，是我国第一座成规模的典型的地下水生物除铁除锰水厂。它的工艺特点体现在跌水弱曝气，在同一生物滤层中除铁除锰及培养期、稳定期的反冲洗机制。生物滤层培养成熟后，滤池铁锰去除效率达99%以上，出水水质优于国家标准，取得了稳定的运行效果。
关键词：生物除铁除锰工艺设计运行效果
早在20世纪80年代，中国市政工程东北设计研究院就在水处理试验和实践中发现了微生物对地下水中锰的去除作用，随后在我国率先开展了生物除铁除锰技术的研究工作〔1～2〕，在“八五”科技攻关课题中提出并确立了生物固锰除锰技术，在“九五”科技攻关课题中，确定了生物除铁除锰水厂成套技术，解决了生物除铁除锰工艺的生产性问题〔3〕。沈阳经济技术开发区供水厂就是在生物除铁除锰技术指导下设计建造的我国第一座成规模的典型的地下水生物除铁除锰水厂。该供水厂分两期设计施工，一期工程于1999年7月开始设计、建造，至2001年5月完工并通水，2001年12月底滤池稳定运行，滤池出水铁为痕量，锰小于0.05mg/L，出水水质优于国家生活饮用水标准（铁0.3mg/L，锰0.1mg/L）。
1工艺设计
1.1技术路线确定
沈阳经济技术开发区供水厂原水为深井地下水，由于原水中含有铁和锰，尤其是锰含量相当高，净水的主要目标是除铁除锰，所以净化工艺采用生物除铁除锰技术，主要体现在：跌水弱曝气；在同一生物滤层中除铁除锰；培养期、稳定期的反冲洗机制。
1.2工艺流程及主体构筑物设计参数和特点
图1净水工艺流程
水厂占地7.8hm2，分为三个功能区：水处理区、铁泥处理区和辅助生产区。全厂设计处理能力为12万m3/d，整个工程分两期实施，每期6万m3/d。目前已建成一期水处理区和辅助生产区，一期水处理区包括：跌水曝气池2座,单池内径10.5m；普通快滤池2列，每列6个单池；清水池2座；吸水井1座；送水泵房1座；反冲洗系统；加氯系统。其工艺流程见图1。
从图1中可以看出，跌水曝气池和生物除铁除锰滤池是整个供水厂水质净化的核心，其构筑物主要设计参数及特点如下。
（1）跌水曝气池。跌水曝气池是净化系统的第一单元构筑物，曝气方式采用跌水弱曝气。之所以采用弱曝气原因有三：一是生物除铁除锰机制指出，在pH中性范围内，Mn2+的氧化不是锰的氧化物的自催化作用，而是以Fe2+，Mn2+氧化细菌为主的生物氧化作用，研究证明有很大一部分铁锰氧化细菌属微好氧菌〔4〕，过度的曝气不仅造成能量浪费，还会抑制某些细菌的活性，产生负面影响；二是在生物除铁除锰滤层中不要求散失CO2，因为水中CO2是微生物繁殖代谢的重要碳源；三是研究证明Fe2+对维系生物滤层中生物群系的平衡起到了至关重要的作用，强曝气将使原水中大量的Fe2+在进入滤层前氧化成Fe3+，Fe3+絮凝体易堵塞滤层和穿透滤层，影响出水水质，而Fe2+的减少又严重影响生物滤层的稳定性。从以上三点可以看出生物除铁除锰技术在曝气方面与传统的除铁除锰工艺相比有很大不同，传统的除铁除锰工艺曝气的主要目的是向水中溶解足够数量的氧气，并充分散除水中的CO2、提高pH，因此一般都要求较大的曝气强度，而生物除铁除锰机制要求弱曝气。研究表明曝气后水中溶解氧维持在3～5mg/L即可满足生物滤池运行要求。
跌水曝气池具有结构简单、造价低、能耗小、曝气效果稳定的优点，特别适用于大中型水厂。曝气池跌水高度在0.5～1m的范围内，曝气后水中的溶解氧就能达到4～5mg/L，可以满足生物除铁除锰滤层要求。该工艺曝气池跌水高度为0.84m，单宽流量为40.92m3/（h·m），有效水深0.6m。
(2)生物除铁除锰滤池。滤池分为独立的两列，每列设计水量为32400m3/d，每列共有6个单元滤池。单池平面尺寸为7.5m×6.2m，池深3.7m，设计滤速6m/h，强制滤速6.5m/h。滤料采用普通石英砂,厚度1m，粒径0.5～1.2mm。承托层采用卵石垫层，分四层，总厚度500mm。滤池采用大阻力配水系统，采用中央集水池配水。反冲洗采用单独水洗。
传统接触氧化除铁除锰理论要求先除铁后除锰，即除铁与除锰要分别在两个滤池中完成，因此必须采用一级曝气过滤除铁、二级曝气过滤除锰的工艺。而生物除铁除锰技术认为地下水中铁锰的性质相近，可以在同一生物滤层中被去除，而且研究还证明，生物滤层对氨氮也有很好的去除效果。因此生物除铁除锰工艺完全可以采用一级曝气过滤的简缩流程。
1.3反冲洗机制
生物除铁除锰滤池的反冲洗机制在生物滤池培养阶段和稳定运行阶段是不同的。培养阶段为利于微生物的生长繁殖，使生物滤层尽快成熟，反冲洗的原则是弱；而在稳定运行阶段，应适当加大反冲洗力度，以防止滤层板结。适宜的反冲洗是保证滤层经济有效运行的必要条件。该工艺正常运行时的反冲洗参数为反冲洗强度15L/（s·m2），反冲洗历时5min，反冲洗周期72h。
2生物除铁除锰滤池的运行效果
2.1原水水质
该供水厂原水为深井地下水，净水的主要目标是除铁除锰，原提供给设计单位的水质参数是Fe3.2mg/L，Mn2mg/L。但在调试运行前供水公司的化验结果是Fe最高为0.3mg/L，Mn最高为4mg/L。调试运行期间原水水质的平均值为Fe0.13mg/L，Mn2.296mg/L。从上可以看出，沈阳经济开发区的原水含铁相当低而锰含量却很高。而按正常规律含铁锰地下水中铁锰的比例一般是10∶1左右，所以沈阳经济技术开发区的原水水质是相当特殊的。这种特殊的低铁高锰水不仅给除铁除锰生物滤池的微生物培养带来了很大困难，同时也是对生物除铁除锰技术适用范围的挑战。
2.2生物滤层的建立及运行效果
针对开发区原水水质的特殊性，研究小组对所有运行的6个生产滤池进行了考察，最后决定从1号池入手进行培养试验，待摸清培养运行规律后再对其它生产滤池进行调试。2001年9月15日，经采集、培养、驯化的高浓度菌种液2400L接种入1号池，同时按照生物机制运行该滤池。滤池接种后第三天开始每24h取进水及滤池出水，分析测定其铁、锰含量。至9月25日，1号池除锰能力开始出现，锰氧化细菌增加并进入适应期。生物滤池进入适应期后真正的培养就开始了。利用1号池所得到的工程经验，我们接着对其余的5个滤池进行了大量的接种。接种成功后通过调整滤速、反冲洗强度、滤池工作周期等，对整个滤池的生物滤层进行原位培养。下面以1号池为例来说明生物滤池培养过程和运行效果。
1号池从培养到成熟及至稳定运行过程中的进、出水铁锰浓度变化及锰去除率见图2。1号池9月15日接种完毕，9月25日整个生物滤层进入适应期，10月8日进入对数生长期，直至11月5日以后出水优于国家标准，12月15日以后出水更加稳定。由于成熟后稳定运行阶段滤池出水锰比较稳定，且几乎检测不到，所以对滤池出水不定期取样。如图2中曲线后部分所示，此时除锰率高达99%以上。又由于整个培养过程中出水铁几乎检测不到，故图2中没有标出。
图2生物除铁除锰滤池成熟过程曲线从除铁除锰生物滤池的培养及稳定运行时期的出水水质我们可以看出，生物滤层一旦成熟，滤池出水始终优于国家标准。对于生物除铁除锰技术来讲，地下水中锰的去除已不再是个难题。同时沈阳经济技术开发区这种特殊的低铁高锰水的处理成功，也拓宽了生物除铁除锰技术的应用范围，给生物除铁除锰技术的发展和推广应用带来了更广阔的前景。
生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果:
3生物除铁除锰水厂运行特点
3.1运行管理中应注意的问题
生物除铁除锰工艺的关键是除铁除锰生物滤池，因此运行管理中主要应注意的问题是保证生物滤池的稳定运行。对于生物除铁除锰滤池，可控制的运行参数主要是滤速和反冲洗。首先为保证微生物稳定适宜的生存环境，发挥滤池正常处理效率，应严禁突然加大滤速，如果需要，要考虑滤层的适应过程，每次滤速变化量不超过1m/h。其次沈阳开发区原水水质比较特殊，培养完成的生物滤池抗冲击能力相对较差，在反冲洗时要相当注意，应严格按要求进行反冲洗。
3.2技术经济优势
首先也是最重要的一点是生物除铁除锰工艺铁锰去除率高且稳定；其次由于采用一级曝气过滤的简缩流程，与二级处理工艺相比，主体构筑物工程一次性投资可节省50%左右；再次由于采用弱曝气方式及不投加任何药剂，在年运行费用上可节省资金70%左右；最后与二级处理工艺相比，生物除铁除锰工艺滤池工作周期长、反冲洗强度小、历时短，不仅可以节
水节能，还能增加产水量。
参考文献
1张杰,杨宏,徐爱军，等.生物固锰除锰技术的确立.给水排水,1996,22(11):5～10
2张杰,戴镇生.地下水除铁除锰现代观.给水排水,1996,22(10):13～16
3中国市政工程东北设计研究院.生物除铁除锰成套技术研究.长春:中国市政工程东北设计研究院,2001
4JVandenabeele,DDebeer,etal.Influenceofnitrateonmanganeseremovingmicrobialconsortiafroms andfilter.WatRes,1995,29(2):579～587
生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果:
讲述锰砂滤料除铁、除锰工艺①高锰酸钾氧化法高锰酸钾是比氯更强的氧化剂，它可以在中性或微酸性条件下迅速将水中二价锰氧化为四价锰。↓KMnO4 原水→絮凝→沉淀→过滤→除锰水②氯接触过滤法过滤的滤料可采用天然除铁锰砂滤料。天然除铁锰砂滤料对二价锰有相当大的吸附能力。↓Cl2 原水天然锰砂过滤→除锰水③生物固锰除锰法生物除锰滤池必须经除锰菌的接种、培养和驯化。↓消毒剂消毒剂原水→曝气→生物过滤－→除锰水除铁除铁、锰工艺对于铁与锰共存的地下水，除铁锰砂滤料一般要先除Fe2+，后除Mn2+（首先吸附Fe2+，然后吸附Mn2+）其处理工艺流程如下：①以氯为氧化剂，根据二价铁与二价锰的氧化还原电位的差异采用的两级过滤流程，先用氯氧化除铁再用氯接触过滤除锰。当原水中含铁、含锰量较低时，也可采用一级滤池。Cl2↓↓凝聚剂凝聚剂原水－沉淀→除锰滤池→除铁除铁，原水－→絮凝→沉淀除铁滤池→除锰滤池除铁，锰水②先以空气氧化接触过滤除铁，再加氯接触过滤除锰。↓Cl2除铁，原水→曝气→除铁滤池→除锰滤池→除铁，锰水③先以空气氧化接触过滤除铁，再加KMnO4接触过滤除锰。↓KMnO4除铁，原水→曝气→除铁滤池→除锰滤池→除铁，锰水④以空气氧化接触过滤除铁和生物固锰除锰相结合的流程。该滤池的滤层为生物滤层，除铁与除锰在同一滤池完成。↓消毒剂消毒剂原水→曝气→生物除铁除锰滤池→除铁，锰水除铁，⑤当含铁量＞10mg/L，含锰量＞2mg/L时，可采用两级曝气两级过滤的流程。↓消毒剂消毒剂原水→曝气→除铁滤池→曝气→生物除锰滤池除铁，原水
曝气除铁滤池曝气生物除锰滤池－→除铁，锰水除铁一级过滤工艺流程一级过滤工艺O2 CO2 消毒含Fe2+、Mn2+地下水出水除Fe2+、Mn2+滤池曝气出水一级过滤：系统简单、费用较低、当Fe2+、Mn2+含量较低时，宜优先考虑采用。? (Mn2+<1.5mg/L, Fe2+ < 5mg/L) 二级过滤工艺流程含Fe2+、Mn2+地下水除Fe2+滤池充分曝气除Mn2+滤池O2 O2 消毒出水曝气双级过滤：可靠、但系统复杂、费用较高。当Fe2+、Mn2+较高，或含Mn2+一般而含Fe2+量很高时，宜采用二级过滤处理流程。 本信息来自建业锰砂滤料网：https://www.doczj.com/doc/0018075849.html,/
锰砂滤料 产品介绍： （除铁、锰填料） 锰砂滤料是采用优质天然锰矿石加工而成，外观呈褐色，对于地下水除铁、除锰过滤有独特的效果。 理化指标分析项目测试数据分析项目测试数据 密度 2．66g/cm3 破碎率≤1.0% 堆密度 1.85 g/cm3 磨损率≤1.0% 含泥量≤ 2.5% MnO2 30-40% 产品简介：锰砂是选用块状锰矿和天然砂作原料，经破碎筛选加工而成。外观粗糙、呈褐色，天然锰砂中含有MnO2，它是Fe2+氧化成Fe3+的良好催化剂，含锰量（以MnO2计，下同）不小于35%的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20%~30% 的天然锰砂滤料，只宜用于地下水除铁，含锰量低于20%的则不宜采用。产品详情：锰砂具有良好的除锰除铁功能，是给水排水行业最理想的产品。作为锰砂滤料的锰形态主要以二氧化锰为主，用户可根椐不同的处理目的。目前，对使用天然MnO2矿砂除铁，其原理有二种：一种是以所谓滤膜的作用，锰砂表面有一层较强的氧化作用。另一种是锰矿砂本身反铁催化作用，将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁千周附着在锰矿砂颗粒表面从而起到除铁的目的。天然二氧化锰能氧化水中二价铁为三价铁使其沉淀除去，使水清净。二氧化锰被水中的溶解氧氧化成七价锰的氧化物。七价锰再将水中的二价铁 氧化成三价铁。天然锰矿砂是一种很强的氧化剂，能对水中股价铁起氧化作用。锰砂理化分析： 锰砂滤料是采用优质天然锰矿石为原料，经机械破碎多次筛选而成，外观粗糙多棱角，呈褐色，晶粒致密，硬度高，耐腐蚀，损失少，使用寿命长，在水中浸泡
不溶解，过滤水中含锰量不增加，天然锰砂具有良好的除铁除锰性能，是地下水和工业用水含铁离子和锰离子进行除铁，除锰处理的必备产品。 锰砂滤料是采用国内质量优良、晶粒致密、机械强度大、化学活强、不易破碎、不溶于水的天然锰矿砂。经水洗打磨除杂、干燥、磁选、筛分、除尘等工艺成砂。再把加工好的锰砂按一定的级配调合而成。它具有水处理滤料最理想的级配比例，使它在单位体积内有最大的比表面积、最强的截污能力、最大的氧化催化作用和最小的反冲洗流失率。锰砂滤料外观粗糙呈褐色或淡灰色，常用于生活饮用水的除铁、除锰过滤装置，滤水效果非常良好。（注：MnO2≥35％既可除铁，又能除锰，M nO2≤30％）只能用于地下水除铁）锰砂滤料主要用于降低水中的铁锰铁和锰总含量，根据我国生活饮用水卫生标准规其铁含量≤0.3㎎/L，锰含量 ≤0.1㎎/L，长时间饮用含铁含锰量过高的水会严重影响身体健康. 明建科技有限公司是我国生产净水滤料行业最早的厂家之一，公司工艺先进，设备齐全，技术力量雄厚，加之现代化的科学管理方式，生产十余种产品，上百种规格，主要产品：高效净水剂系列——聚合氯化铝，聚合氯化复合铝铁、碱式氯化铝等。滤料系列——锰砂滤料（除铁除锰）、磁铁矿滤料，果壳滤料（除油）、石英砂滤料、无烟煤滤料、陶粒滤料（轻质、重质）、页岩陶粒滤料、稀土瓷砂滤料、多种型号活炭滤料、惰氧化铝瓷球滤料、各种型号纯白、杂色垫层卵石（砾石）滤料，泡沫颗粒滤珠填料、石榴石滤料等。新型塑料填料系列——多面空心球、纤维球、液面覆盖球、鲍尔环、阶梯环、滤水帽、共聚高频斜管填料等净化水材料。该产品是经中国滤料检测中心检测，哈尔滨建工学院鉴定，地下水除铁除锰协会测定，国家电力工业局热工研究院测试，各项技术指标均达到和超过建设部部颁标准（CJ/T43-1999和CJ/T44-1999）。是石油、化工、电力、冶金、环保、印染、造纸、等各种水处理行业的理想净化水产品，它适应单层、双层和三层滤池，无阀滤池和虹吸滤池及各种机械过滤器、离交换器等。我公司诚以新老用户的厚爱，勇于开拓，创新进取，以质量求生存，以信誉谋发展，向管理要效益的方针，竭诚为广大用户服务，欢迎到北京明建咨询！ 锰砂主要用于降低水中的铁锰铁和锰总含量，根据我国生活饮用水卫生标准规定其铁含量≤0.3㎎/L，锰含量≤0.1㎎/L，长时间饮用含铁含锰量过高的水会严重影响身体健康;对于纺织印染、食品等行业的产品会生成斑点;对生产设备腐蚀能力强。锰砂滤料锰砂滤料以锰矿石为原料，经破碎、筛分等加工而成。外观粗糙呈褐色或淡灰色，常用于生活饮用水的除铁、除锰过滤装置，滤水效果非常良好应用领域：矿泉水、纯净水、离子水生产线的预处理除铁锰沉淀，以及地热工程和泳池工程的前期水处理除铁除锰等。工作原理：铁以Fe2+的状态曾于地下(井)水中，其水有异色异味，污染离子交换树脂而降低交换能力，长时间后生成铁垢，影响传热，能腐蚀设备。而锰砂中的MnO2与Fe2+发生氧化还原反应，使Fe2+变为Fe3+并生成 Fe(OH)3沉淀，从而利用锰砂过滤器的反冲洗功能达到去除净化
除铁锰的水处理方案 进水流量Q=50m3/h,工作压力为2-3公斤，PH=6.5 铁含量锰含量 进水5mg/l 1mg/l 出水≦0.3mg/l≦0.1mg/l 处理后的出水达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）规定，铁含量≤0.3㎎/L，锰含量≤0.1㎎/L，处理后的水用于日常家用，采用锰砂过滤器对水中的铁离子和锰离子进水处理，处理工艺流程为曝气→接触氧化→吸附过滤→反洗。 一、工作原理 除铁锰装置的工作原理：利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子，再经过吸咐过滤去除，达到降低水中铁锰含量的目地。滤料采用精制石英砂和精制锰砂。精制锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2)它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。精制锰砂中的MnO2的含量很高，其除铁效果非常理想，含铁锰地下水的PH值大于5.5与精制锰砂接触即可将Fe2+氧化成Fe3+，最后生成Fe(OH)3沉淀物经精制锰砂滤层后被去除。所以精制锰砂层起着催化和过滤双层作用。 锰砂除铁机理，除了依靠它自身的催化作用外，还有在过滤时在精制锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜，使能起催化作用。活性滤膜是由R 型羟氢化铁R―FeO(OH)所构成，它能与Fe2+进行离子交换反应，并置换出等当量的氢离子。 Fe2+ +FeO(OH)=FeO(OFe) + +2H+ 结合到化合物中二价铁，能讯速地进行氧化和水解反应，又重新生成羟其氧化铁，使催化物质得到再生。 Fe0(OFe)+ +O2 +H2O=2FeO(OH)+H+ 新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁过程所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。
污水深度处理除铁除锰研究进展 随着工业的不断发展，社会对铁锰等金属元素的需求量不断增大，铁锰为人类社会带来GDP增长的同时也造成了严重的污染问题，反过来制约人类社会的发展脚步，给人类正常的生活带来较大的影响，鉴于铁锰的污染问题越来越严重，社会上研究铁锰去除的专业人士越来越多，在对微污染水源原水、城市污水、工业废水、雨水中铁锰的去除方法上取得了较大的突破，下面将从这四个方面逐一进行介绍。 1.微污染水源原水除铁锰研究 近年来，我国湖泊、水库水污染程度日趋加剧，即使作为城镇水源的水体，也都受到不同程度的污染。国内外关于微污染水源水处理己开展了很多研究，但是由于水源水质的差别，对于特定的水源水质还需要开展针对性的试验研究【1】。水源水中铁锰的污染不容忽视，Fe含量过高能促进管网中铁细菌的繁殖生长,在管网内壁形成豁性膜，造成洗涤衣物、器皿着色和形成令人反感的沉淀或异味，Fe毒性的动物实验表现为神经抑制、快而浅的呼吸、昏迷、痉挛、呼吸衰竭和心跳停止，还有致癌性；水体中Mn含量过高会使饮用水发出令人不快的味道,并使器皿和洗涤衣物着色，二价锰氧化会产生沉淀和结垢,结垢脱落后随水流流出，形成黑色沉淀。慢性Mn的暴露会引起生殖功能的改变，虽然有一些动物试验研究表明,适量的Mn具有一定的抗癌作用，但过量摄入施会增加肿瘤的发生率【2】。 鉴于以上微污染水源水中铁锰的污染特点，本文从物理、化学、生物3个方面对微污染水源原水的处理方法进行了研究。 1.1 物理法 在物理法中本文主要选取了一种新型的水质水源改善技术——曝气充氧，通过该项技术能够实现水体混合，破坏水体原有的分层结构，控制藻类疯长，增加水体中的溶解氧并在底泥表面形成一层覆盖层，抑制铁锰等向水体中释放。河水在冬夏两季由于温度差会产生分层的特点，水体分层后，上下层水体缺乏交换，底部发生厌氧状态,会造成底泥氮、磷、铁、锰释放，有机物厌氧分解，使水产生臭味和色度。其中，含氮有机物在氨化细菌作用下分解为氨氮，由于厌氧，不能进
一、系统使用需求 一.设计概述 本技术方案为500m3/D地下水除铁除锰设备项目设计，所做内容包括除铁除锰水处理设备的设计、制造、安装、调试和系统完成后的技术培训工作，即交钥匙工程（A Turn-Key Project）。 二.设计基准 2.1.设计依据 原水水质和产品水质技术要求，设计符合贵公司之需求。 2.2.原水水质 1.原水水源：地下水 2.3技术规范 A、《给排水标准规范实施手册》GBJ109-87 B、《工业锅炉水质》标准GB1576-2001 C、《水处理设备制造技术条件》JB2932-86 D、SHSG-053-2003石油化工装置详细工程设计内容规定 E、设备包装运输按JB2536-80《压力容器油漆、包装、运输》 执行 F、《离心泵技术条件》GB/ T 16907---1997
G、《泵标准性能》（ISO2858） H、《机械密封和软填料的空腔尺寸》（ISO3069） I、《流体输送用无缝钢管》GB/T14976 J《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》SHJ5-88 K、《工业自动化仪表安装工程质量检验评审标准》GBJ131-90 L、《低压配电设计标准》GB50054-95 M、《供配电系统设计规范》GB50052-95 N、《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93 O、《钢制压力容器》GB150 P、HGJ32《橡胶衬里化工设备》 Q、《压力容器安全技术监察规程》 其它所使用的相关的国家及行业设计、施工、制造、验收标准应保证所执行的标准是现行最新的版本。 2.4、系统简介 1、系统性能：24小时连续供水，控制系统全自动运行，手动再生 2、本方案设计以设备运行稳定、结构合理、性能达标为原则，严格按照各类标准及技术规范进行系统设计，并立足于为用户减少投资、降低运营成本、维护及保养简便及运行安全等角度。 2.5、本设计根据水处理设备装置的设计标准设计，设备组件应达到 如下要求： A、结构设计合理、可靠、拆装方便； B、为便于拆装、更换、清洗零件，设计中尽量采用标准化、通用化、
生物除铁除锰水厂的工艺设计与运行效果 摘要：在生物除铁除锰技术指导下设计建造的沈阳经济技术开发区供水厂，是我国第一座成规模的典型的地下水生物除铁除锰水厂。它的工艺特点体现在跌水弱曝气，在同一生物滤层中除铁除锰及培养期、稳定期的反冲洗机制。生物滤层培养成熟后，滤池铁锰去除效率达99%以上，出水水质优于国家标准，取得了稳定的运行效果。 关键词：生物除铁除锰工艺设计运行效果 早在20世纪80年代，中国市政工程东北设计研究院就在水处理试验和实践中发现了微生物对地下水中锰的去除作用，随后在我国率先开展了生物除铁除锰技术的研究工作〔1～2〕，在“八五”科技攻关课题中提出并确立了生物固锰除锰技术，在“九五”科技攻关课题中，确定了生物除铁除锰水厂成套技术，解决了生物除铁除锰工艺的生产性问题〔3〕。沈阳经济技术开发区供水厂就是在生物除铁除锰技术指导下设计建造的我国第一座成规模的典型的地下水生物除铁除锰水厂。该供水厂分两期设计施工，一期工程于1999年7月开始设计、建造，至2001年5月完工并通水，2001年12月底滤池稳定运行，滤池出水铁为痕量，锰小于0.05mg/L，出水水质优于国家生活饮用水标准（铁0.3mg/L，锰0.1mg/L）。 1工艺设计 1.1技术路线确定 沈阳经济技术开发区供水厂原水为深井地下水，由于原水中含有铁和锰，尤其是锰含量相当高，净水的主要目标是除铁除锰，所以净化工艺采用生物除铁除锰技术，主要体现在：跌水弱曝气；在同一生物滤层中除铁除锰；培养期、稳定期的反冲洗机制。 1.2工艺流程及主体构筑物设计参数和特点 图1净水工艺流程 水厂占地7.8hm2，分为三个功能区：水处理区、铁泥处理区和辅助生产区。全厂设计处理能力为12万m3/d，整个工程分两期实施，每期6万m3/d。目前已建成一期水处理区和辅助生产区，一期水处理区包括：跌水曝气池2座,单池内径10.5m；普通快滤池2列，每列6个单池；清水池2座；吸水井1座；送水泵房1座；反冲洗系统；加氯系统。其工艺流程见图1。 从图1中可以看出，跌水曝气池和生物除铁除锰滤池是整个供水厂水质净化的核心，其构筑物主要设计参数及特点如下。 （1）跌水曝气池。跌水曝气池是净化系统的第一单元构筑物，曝气方式采用跌水弱曝气。之所以采用弱曝气原因有三：一是生物除铁除锰机制指出，在pH中性范围内，Mn2+的氧化不是锰的氧化物的自催化作用，而是以Fe2+，Mn2+氧化细菌为主的生物氧化作用，研究证明有很大一部分铁锰氧化细菌属微好氧菌〔4〕，过度的曝气不仅造成能量浪费，还会抑制某些细菌的活性，产生负面影响；二是在生物除铁除锰滤层中不要求散失CO2，因为水中CO2是微生物繁殖代谢的重要碳源；三是研究证明Fe2+对维系生物滤层中生物群系的平衡起到了至关重要的作用，强曝气将使原水中大量的Fe2+在进入滤层前氧化成Fe3+，Fe3+絮凝体易堵塞滤层和穿透滤层，影响出水水质，而Fe2+的减少又严重影响生物滤层的稳定性。从以上三点可以看出生物除铁除锰技术在曝气方面与传统的除铁除锰工艺相比有很大不同，传统的除铁除锰工艺曝气的主要目的是向水中溶解足够数量的氧气，并充分散除水中的CO2、提高pH，因此一般都要求较大的曝气强度，而生物除铁除锰机制要求弱曝气。研究表明曝气后水中溶解氧维持在3～5mg/L即可满足生物滤池运行要求。 跌水曝气池具有结构简单、造价低、能耗小、曝气效果稳定的优点，特别适用于大中型水厂。曝气池跌水高度在0.5～1m的范围内，曝气后水中的溶解氧就能达到4～5mg/L，可以满足生物除铁除锰滤层要求。该工艺曝气池跌水高度为0.84m，单宽流量为40.92m3/（h·m），有效水深0.6m。
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+
水处理设备装置相关除铁锰技术 一、工作原理 除铁锰水处理设备装置的工作原理：利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子，再经过吸咐过滤去除，达到降低水中铁锰含量的目地。滤料采用精制石英砂和精制锰砂。精制锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2)它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。精制锰砂中的MnO2 的含量很高，其除铁效果非常理想，含铁锰地下水的PH值大于5.5与精制锰砂接触即可将Fe2+ 氧化成Fe3+其反应如下： 2Mn2+ +O2 +2H2O=2MnO2 +4H+ 4MnO2 +3O2 =2Mn2O7 Mn2O7 +6Fe2+ +3H2O=2MnO2 +6Fe(OH)3 Fe(OH)3沉淀物经精制锰砂滤层后被去除。所以精制锰砂层起着催化和过滤双层作用。 锰砂除铁机理，除了依靠它自身的催化作用外，还有在过滤时在精制锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜，使能起催化作用。活性滤膜是由 R型羟氢化铁R―FeO(OH)所构成，它能与Fe2+进行离子交换反应，并置换出等当量的氢离子。
资源共享来源于莱特莱德上海水处理设备工程公司 Fe2+ +FeO(OH)=FeO(OFe) + +2H+ 结合到化合物中二价铁，能讯速地进行氧化和水解反应，又重新生成羟其氧化铁，使催化物质得到再生。 Fe0(OFe)+ +O2 +H2O=2FeO(OH)+H+ 新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁 过程所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。 除铁锰水处理设备装置，广泛用于矿泉水，纯水预处理除铁锰沉淀，以及在地热工程和游泳池工程中的前期水处理除铁锰等 二、系统结构特点 除铁锰水处理设备装置由本体、引射曝气装置、中间加压泵、反冲泵、控制系统、供水泵及管网系统组成。 本设备采用国际上最新技术“活性生物膜接触氧化法”对 地下水进行除铁除锰。含铁锰下水经曝气后，水中铁离子开始氧化，当水流经锰砂、滤层过滤时，由于滤料的化学作用及滤料表面的铁(锰)细菌(多芽胞锈菌属、含铁嘉氏铁杆菌，单细胞铁细菌及锈色披毛菌等)的生物化学作用。在滤料层中开始发生生物化学瓜，接触氧化反应及物理的截留吸附作用，可大大加快水中
除水中铁锰方法 一、工作原理及工艺流程 1、工作原理 地下水中的铁，一般是以二价铁离子状态（ Fe2+）存在。当加入氧气时， 氧与水中二价铁反应，使二价铁氧化成三价铁（ Fe3+），并呈深黄色胶体状态， 当这些胶体状态的铁遇到细小的孔隙，便难于通过，即会累积于过虑物表面，并 在滤料颗粒表面生成具有接触催化活性的铁质滤膜，这种滤膜可以充分吸附三价铁，最后去除水中过量的铁，使其满足用水要求。 其主要反应式如下： Fe2++FeO(OH)→ FeO(OFe)++H+ FeO(OFe)++O2＋H2O→ FeO(OH)＋H+ 滤料的成熟期，与地下水的水质，特别是水中含铁量、滤料的粒径、滤层的 厚度、滤速等因素有关。水中含铁量在≤10mg/L时，抽水过滤持续到 2~3 天；含铁量在 10~20mg/L 时，需持续抽水到 7 天左右。滤料的滤速为 10~15m/h 时，可以达到除铁效果；如果需要除锰滤速为≤6m/h，才能达到除锰目的。 2、工艺流程 地下水中除铁、锰的工艺流程及设计方案因地下水中含铁、含锰、及其 pH 值的高低、处理水量的大小不同而不同。当水中含铁量 <10mg/L，pH＝ 5."5 时，设计为一次曝气、一级过滤；当水中含铁量10~20mg/L、pH＝ 5."5 时，设计为一次曝气、二级串联过滤；当水中含铁锰均要去除时，原 则上先除铁后除锰；当水中含铁、锰量比较低、pH 值较高时，可以采用加大罐体直径，减慢滤速，用单级过滤予以去除。当被除铁、除锰的原水pH 值< 6."8 时，需向原水加碱或石灰拌搅成碱化溶液，提高 pH 值后，才能把水中的锰离子去除。当水中含二氧化碳时，应首先将原水进行一次或二次曝气，去 1 / 3
除铁锰方案精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
一、系统使用需求 一.设计概述 本技术方案为500m3/D地下水除铁除锰设备项目设计，所做内容包括除铁除锰水处理设备的设计、制造、安装、调试和系统完成后的技术培训工作，即交钥匙工程（A Turn-Key Project）。 二.设计基准 .设计依据 原水水质和产品水质技术要求，设计符合贵公司之需求。 .原水水质 1.原水水源：地下水 2.原水水质：依据大同区2002年5月14日水质监测 技术规范 A、《给排水标准规范实施手册》GBJ109-87 B、《工业锅炉水质》标准GB1576-2001 C、《水处理设备制造技术条件》JB2932-86
D、SHSG-053-2003石油化工装置详细工程设计内容规定 E、设备包装运输按JB2536-80《压力容器油漆、包 装、运输》执行 F、《离心泵技术条件》GB/ T G、《泵标准性能》（ISO2858） H、《机械密封和软填料的空腔尺寸》（ISO3069） I、《流体输送用无缝钢管》GB/T14976 J《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》SHJ5-88 K、《工业自动化仪表安装工程质量检验评审标准》GBJ131-90 L、《低压配电设计标准》GB50054-95 M、《供配电系统设计规范》GB50052-95 N、《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93 O、《钢制压力容器》GB150 P、HGJ32《橡胶衬里化工设备》 Q、《压力容器安全技术监察规程》 其它所使用的相关的国家及行业设计、施工、制造、验收标准应保证所执行的标准是现行最新的版本。 、系统简介 1、系统性能：24小时连续供水，控制系统全自动运行，手动再生
地上式溶解氧法除铁除锰工艺流程，有几种形式。选用什么样的流程主要取决于原水的化学成分，如水的碱性；铁和锰的含量。在北方寒冷地区，当水中碱度大于2.0mg/l；铁小于2.0mg/l；锰小于1.5mg/l时可采用简单爆气一级过滤法处理，达到除铁除锰的目的。当水中铁的含量大于5mg/l；锰大于1.5mg/l时一般采用二级过滤工艺，一级过滤先除铁，二级过滤再除锰原因是当铁和锰同时存在于水中时，铁能干扰锰的去除，特别是铁和锰的含量较高时，除锰就更困难。海拉尔净水所除铁除锰工艺，就依据上述原理和实践经验设计的。海拉尔除铁除锰净水工程，是我局给水处理能力最大的设计，既包括原有水厂除铁设备的扩能，又有新建除锰设计。 其设计参数如下： 1、水质资料：Fe 5mg/l;Mn 1.5-3.0mg/l 碱度6mg/l- 10 mg/l 2、处理能力：15400t/d 3、工艺流程：由于原水含铁量在5mg/l,锰为3.0mg/l含量较高，所以根据前面所述原理,必须采用曝气→一级过滤→二次曝气→二次过滤工艺流程,方能将水中的铁和锰除去,若采用曝气→一级过滤的简单工艺是不可能达到除锰的目的。 在施工设计之前，我们到海拉尔水电段净水所调查时，发现既有采用简单曝气一级过滤工艺二组240t/h无阀过滤池出水槽内沉积约20mm左右厚的黑色锰质沉淀物，据水电段反映，这些锰质沉淀在给水管道中也有大量结垢沉积，有的地方已造成管道严重堵塞，甚至完全不能通水。本次设计，为了尽可能除锰，又在原有二组和新建一组无阀滤池一级除铁后的过滤出水，增加了机械强制曝气措施，其目的有二个，一是尽量除去一级处理出水中的二氧化碳，提高水的PH值（据有关资料介绍，表面曝气法可以去除50%-70%的二氧化碳）；二是尽可能的向一级出水中充氧（溶解氧饱和度可达80%-90%），将水中的二价锰大部分氧化成三价锰，然后进入二级过滤时（采用普通快滤池8格），将水中的锰和一级过滤后残留在
除铁锰设备工艺原理及流程简介地下水中常含有过量的铁和锰，而长期饮用含铁、含锰高的水对人体不利。水中含铁较高时，水有铁腥味，影响水的口味，作为造纸、纺织、印染、化工和皮革等生产用水，会降低产品质量;洗涤衣物会出现黄色或棕黄色斑渍;铁质沉淀物会滋长铁细菌，阻塞管道，有时会出现红水。而含锰量较高的水所发生的问题与含铁量较高的情况相类似，并且在工业领域中，水中的铁、锰含量过高对设备具有一定的腐蚀从而缩短设备的使用寿命。 根据我国生活饮用水质标准规定，凡是生活饮用水中铁含量大于0.3毫克/升，锰含量大于0.1毫克/升的必须进行净化处理。除铁锰设备主要应用于地下水高铁,高锰地区经处理后的水符合国家饮用水标准。 ●工艺原理 地下水中的溶解性铁、锰，一般以低价Fe2+、Mn2+形态存在，在pH值为6.8～7.2的条件下，高价铁锰化合物呈胶凝聚沉降，用过滤的方法即可去除。本设备采用天然锰砂为过滤介质。除铁原理为地下水中二价铁离子，经曝气后，流经滤层过滤时，被覆盖在滤料表面的生物膜吸附并在催化的作用下被溶解氧所 氧化，并吸附在滤料上，氧化生成三价铁的氧化物，作为新的滤
膜参与新的催化反应，待产水运行一个周期反洗将过剩的氧化物冲掉。除锰原理同上。滤层由于离子选择吸收原理，先除铁后除锰。 当含铁地下水经天然锰砂滤层过滤时，锰砂滤层对水中铁质起着两方面作用： 1. 催化与氧化作用，加速水中二价铁氧化为三价铁。 2. 截留分离作用，将铁质从水中分离出去，并截留于滤层之中，这两个作用在锰砂滤层中一般是同时完成的。 ●工艺流程 1.当地下水中含铁浓度在5~10mg/l，含锰浓度在1~ 2mg/l 时，或地下水中仅含铁而不含锰时，含铁浓度在10mg/l左右时，可采用曝气――单级除铁除锰过滤。工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→水箱→过滤泵→除铁除锰装置→蓄水池→用水单位。 2.若地下水中含铁、锰较高时，即铁大于10mg/l、锰大于2mg/l时，宜采用曝气――双级除铁除锰过滤。 典型工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→水箱→过滤泵→一级除铁除锰装置→二级除铁除锰装置→蓄水池→用水单位
附录F （资料性附录） 地下水除铁除锰技术标准 F.1地下水除铁、除锰工艺流程，应根据原水水质、净化后水质要求、除铁除锰试验或参照水质相似水厂的运行经验，通过技术经济比较后确定。 a)地下水除铁，当水中的二价铁易被空气氧化时，宜采用曝气氧化法；当受硅酸盐影响或水中的二价铁空气氧化较慢时，宜采用接触氧化法。 b)地下水铁、锰含量均超标时，应根据以下条件确定除铁除锰工艺： 当原水含铁量低于2.0mg/l、含锰量低于1.5mg/l时，可采用： 当原水含铁量或含锰量超过上述数值且二价铁易被空气氧化时，可采用： 当除铁受硅酸盐影响或二价铁空气氧化较慢时，可采用： c)曝气氧化法除铁，曝气后水的pH值宜达到7.0以上；接触氧化法除铁，曝气后水的pH值宜达到6.0以上；除锰前水的pH值宜达到7.5以上，二次接触氧化过滤除锰前水的含铁量宜控制在0.5mg/l 以下。 F.2曝气装置应根据原水水质、曝气程度要求，通过技术经济比较选定，可采用跌水、淋水、射流曝气、压缩空气、叶轮式表面曝气、板条式曝气塔或触式曝气塔等装置，并符合以下要求： a)采用跌水装置时，可采用1～3级跌水，每级跌水高度为0.5～1.0m，单宽流量为20～50m3/（h.m）； b)采用淋水装置（穿孔管或莲篷头）时，孔眼直径可为4～8mm，孔眼流速为1.5～2.5m/s，距水面安装高度为1.5～2.5m，采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为1.0～1.5m2； c)采用射流曝气装置时，其构造应根据工作水的压力、需气量和出口压力等通过计算确定，工作水可采用全部、部分原水或其它压力水； d)采用压缩空气曝气时，每立方米的需气量（以L计）宜为原水中二价铁含量（以mg/l计）的2～5倍； e)采用板条式曝气塔时，板条层数可为4～6层，层间净距为400～600mm； f)采用接触式曝气塔时，填料可采用粒径为30～50mm的焦炭块或矿渣，填料层层数可为1～3层，
铁锰超标水处理方案 【摘要】 铁锰是人体不可缺少的微量元素，人体内所需要的铁锰主要来源于食物和饮水。然而，水中含铁量过多，也会造成危害。据测定，当水中含铁锰的浓度超过一定限度，就会产生红褐色的沉淀物，生活上，能在白色织物或用水器皿，卫生器具上留下黄斑，同时还容易使铁细菌繁殖堵塞管道。饮用水铁锰过多，会引起身体身体不适。据美国，芬兰科学家研究证明，人体中铁过多对心脏有影响，甚至比胆固醇更危险。我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）规定，铁含量≤0.3㎎/L，锰含量≤0.1㎎/L，超过标准的原水须经除铁除锰处理。长时间饮用含铁含锰量过高的水还会严重影响身体健康。因此，高铁高锰水必须经过净化处理才能饮用。 1.铁锰超标及对人体和生产的危害 1.1 铁、锰都属于金属元素，在自然界 的岩石和土壤中都很常见，它们往往是一对 伴生元素同时存在于天然水中，含铁的地表 中或多或少含有一定量的锰。铁锰含量如果 超标管网水中会出现黑色颗粒，并伴有水黑 或水黄现象。 1.2 饮用水含高浓度的铁、锰，可引起食欲不振，呕吐，腹泻，胃肠道紊乱，大便失常。长期饮用会出现慢性中毒症状，诱发肝硬化、骨质疏松、行走困难，严重者甚至出现肌肉震颤等症状。
1.3 在工业用水中，铁锰含量过 高会使印染、造纸行业的产品质量下 降。在城市供水行业中，高浓度的铁 锰的水源不但要增加净水设施，而且 还会使制水成本升高，缩短输送管道的使用年限，降低出厂和管网水质，造成了一定程度经济和社会效益的负面影响。国家在《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中对作为集中式生活饮用水地表水源地补充项目的铁、锰指标进行限制：Fe≤0.3mg/L、Mn≤0.1mg/L，《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）规定，铁含量≤0.3㎎/L，锰含量≤0.1㎎/L。 2.含铁锰废水分布及特点 2.1含铁废水分布及特点： 溶解于天然淡水中的铁含量变化很大，从每升几微克到几百微克,甚至超过1毫克。这主要取决于水的氧化还原性质和pH值。在还原性条件下，二价铁占优势；在氧化性条件下，三价铁占优势。二价铁 的化合物溶解度大。二价铁进 入中性的氧化性条件的水中,就 逐渐氧化为三价铁。三价铁的 化合物溶解度小,可水解为不溶 的氢氧化铁沉淀。三价铁只有 在酸性水中溶解度才会增大，或者在碱性较强而部分地生成络离子如Fe(OH)宮时,溶解度才有增加
精心整理 一、系统使用需求 一.设计概述 本技术方案为500m3/D地下水除铁除锰设备项目设计，所做内容包括除铁除锰水处理设备的设计、制造、安装、调试和系统完成后的技术培训工作，即交钥匙工程（ATurn-KeyProject）。 二.设计基准 2.1.设计依据 D、SHSG-053-2003石油化工装置详细工程设计内容规定 E、设备包装运输按JB2536-80《压力容器油漆、包装、运输》执行 F、《离心泵技术条件》GB/T16907---1997 G、《泵标准性能》（ISO2858） H、《机械密封和软填料的空腔尺寸》（ISO3069）
I、《流体输送用无缝钢管》GB/T14976 J《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》SHJ5-88 K、《工业自动化仪表安装工程质量检验评审标准》GBJ131-90 L、《低压配电设计标准》GB50054-95 M、《供配电系统设计规范》GB50052-95 O P Q 2.4 1 2 2.5 A B、为便于拆装、更换、清洗零件，设计中尽量采用标准化、通用化、系统化零部件。 C、设备内外壁表面，要求光滑平整、无死角，容易清洗。外观零件防腐蚀、防生锈。 D、在设计中根据贵厂原水水质的实际情况采用连续运转的全自动的除铁锰生产系统。 2.4.设计水质标准 出水水质：铁≤0.3(mg/L）、锰≤0.1(mg/L) 出水水量：500吨/天
二、设备简介 1．水中铁的危害 地下水中的铁常以二价铁的形式存在，由于二价铁在水中的溶解度大，所以刚从含水层中抽出来的含铁地下水仍然清澈透明，但一经与空气接触，水中的二价铁便被空气中的氧气氧化，生成难溶于水的三价铁的氢氧化物而由水中析出。因此，地下水中的铁虽然对人的健康 无时水便铁，在水接触便。2．水 氧化的，能使的污染 业生产一。 在甚至会堵塞冷却水管。此外，铁锰细菌不断滋生还会加速金属管道的腐蚀。 3、生活饮用水和工业生产用水允许的含铁量和含锰量 为了避免水中铁和锰给生产和生活带来危害，对水中的铁锰浓度有一定的限制，如下表： 4、地下水除铁锰的意义
一、天然锰砂除铁除锰机理及方法； 天然锰矿砂除铁除锰机理及方法；其一以所谓滤膜的作用，利用锰砂表面层较强的氧化作用、直接接触氧化过滤去除水中铁。其二锰矿砂中的二氧化锰与含铁锰水接触后起催化作用，将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁千周附着在锰砂颗粒表面从而起到除铁的目的，天然锰砂中二氧化锰能氧化水中二价铁为三价铁使其沉淀除去，二氧化锰被水中的溶解氧氧化成七价锰的氧化物，七价锰再将水中的二价铁氧化成三价铁使水清净。 铁以Fe2+的状态曾于地下（井）水中，其水有异色异味，污染离子交换树脂而降低交换能力，长时间后生成铁垢，影响传热，能腐蚀设备。而锰砂中的MnO2与Fe2+发生氧化还原反应，使Fe2+变为Fe3+并生成Fe(OH)3沉淀，从而利用锰砂过滤器的反冲洗功能达到去除净化的目的。 用于地下水除铁和除锰的天然锰砂滤料，其锰的形态应以氧化锰为主。含锰量（以MnO2计，下同）不应小于35%的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20%～30%的天然锰砂滤料，只宜用于地下水除铁；含锰量小于20%的锰矿砂则不宜采用。宜优先采用经过科学试验或生产使用证明能获得良好除铁和除锰效果的天然锰砂品种作滤料。 二、除铁除锰用天然锰砂的技术要求； 用于地下水除铁和除锰的天然锰砂滤料，其锰的形态应以氧化锰为主。含锰量（以MnO2计，下同）不应小于35%的天然锰砂滤料，既可用于地下水除铁，又可用于地下水除锰；含锰量为20%～30%的天然锰砂滤料，只宜用于地下水除铁；含锰量小于20%的锰矿砂则不宜采用。宜优先采用经过科学试验或生产使用证明能获得良好除铁和除锰效果的天然锰砂品种作滤料，切不可盲目选用以免造成经济损失。 （1）、天然锰砂滤料的平均密度一般为3.2g/cm3至3.6g/cm3范围内。使用中对密度有特殊要求者除外。 （2）、天然锰砂滤料的盐酸可溶率不应大于3.5%（百分率按质量计，下同）。（3）、天然锰砂滤料的破碎率和磨损率之和不应大于3%。 （4）、天然锰砂滤料应不含肉眼可见泥土、页岩和外来碎屑，含泥量不应大于2.5%。 （5）、滤料的水浸出液应不含对人体有毒、有害物质。 三、天然锰砂滤料粒径范围； （1）、最小粒径为0.5～0.6mm，最大粒径为1.2～2.0mm。当对天然锰砂滤料的有效粒径和不均匀系数有特殊要求时，可按要求来选择滤料的粒径范围。（2）、在各种粒径范围的天然锰砂滤料中，小于指定下限粒径的不应大于3%；大于指定上限粒径的不应大于2%。 四、除铁除锰用天然锰矿承托料的技术要求； (1)、锰矿承托料与天然锰砂滤料应为同一产地的矿石，两者的密度应基本相同。 (2)、锰矿承托层应不含肉眼可见泥土、页岩和外来碎屑。承托料含泥量不应大于1%。 (3)、承托料的水浸出液应不含对人体有毒、有害物质。 五、锰矿承托料粒径范围；
地表水除铁除锰总结标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
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。
除铁除锰净水设备可根据用户的需求采用碳钢、玻璃钢、不锈钢等材质，以天然的锰砂、石英砂为过滤介质使地下原水经处理后完全达到了国家的饮用水标准，该设备是具有工艺简单、操作方便、工作效率高、净水效果好等优点，并且在抽水净化和使用中全部采用了自动控制。广泛应用于医药行业、电子行业、工矿企业等以地下水为水源的生活用水和工业用水处理。 【除铁除锰设备工作原理】 本设备采用天然锰砂为过滤介质。除铁原理为地下水中二价铁离子，经曝气后，流经滤层过滤时，被覆盖在滤料表面的生物膜吸附，并在催化的作用下被溶解氧所氧化，并吸附在滤料上，氧化生成的三价铁的氧化物，作为新的滤膜参与新的催化反应，待产水运行一个周期反洗将过剩的氧化物冲掉。除锰原理同上。滤层由于离子选择吸收原理，先除铁后除锰。在PH值等于6.8-7.2条件下，Fe (OH)3呈胶体凝聚沉淀，用过滤的方法即可除去。 当含铁地下水经天然锰砂滤层过滤时，锰砂滤层对水中铁质起着两方面作用： 1、催化与氧化作用，加速水中二价铁氧化为三价铁。 2、截留分离作用，将铁质从水中分离出去，并截留于滤层之中，这两个作用在锰砂滤层中一般是同时完成的。 【除铁除锰设备工艺流程】 1、当地下水中含铁浓度在5~10mg/l，含锰浓度在1~ 2mg/l时，或地下水中仅含铁而不含锰时，含铁浓度在10mg/l左右时，可采用曝气――单级除铁除锰过滤。工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→水箱→过滤泵→除铁除锰装置→蓄水池→用水单位。 2、若地下水中含铁、锰较高时，即铁大于10mg/l、锰大于2mg/l时，宜采用曝气――双级除铁除锰过滤。 工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→水箱→过滤泵→一级除铁除锰装置→二级除铁除锰装置→蓄水池→用水单位 【除铁除锰过滤器使用说明】 地下水除铁除锰器主要应用于地下水高铁，高锰地区以解决以地下水为水源，需除铁除锰的处理装置，该设备采用了氧化除铁除锰原理，利用空气中氧气