地下水除铁除锰技术

除铁锰工艺之除水中铁锰方法01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>10mg><>2滤料要求及反冲洗时间控制该装置对滤料和承托层的选择有严格的要求。

因此，滤料化学成份稳定性、机械强度、颗粒级配、厚度等，如果设计不合理，会直接关系到处理效果。

1、滤料的选择◆ ◆ ◆地下水除铁锰最常用的滤料有天然锰砂。

锰砂呈黑色，要求二氧化锰含量一般在40~50%，粒径0.6~2.0mm，磨损率<><0.23%，堆比重1.8g m3，孔隙率="">50%。

除此之外，还常用天然石英砂、砂砾石，分别作滤料和承托层。

石英砂要求粒径0.5~1.2mm，二氧化硅含量>98.5%，盐酸可溶率<><0.04%，比重>2.55g/cm3，磨损率<0.4%，孔隙率>43%，破碎率<0.8%，堆比重1.75g>0.8%，堆比重1.75g>2、滤料和承托层的厚度◆ ◆ ◆滤料和承托层的厚度根据原水中水质和目标水质要求而确定。

地下水除铁和除锰I 工艺流程选择9.6.1 生活饮用水的地下水水源中铁、锰含量超过生活饮用水卫生标准规定时，应考虑除铁、除锰。

生产用水水源的铁、锰含量超过工业用水的规定要求时，也应考虑除铁、除锰。

9.6.2 地下水除铁、除锰工艺流程的选择及构筑物的组成，应根据原水水质、处理后水质要求、除铁、除锰试验或参照水质相似水厂运行经验，通过技术经济比较确定。

9.6.3 地下水除铁宜采用接触氧化法。

工艺流程为：原水曝气——接触氧化过滤。

9.6.4 地下水同时含铁、锰时，其工艺流程应根据下列条件确定：1 当原水含铁量低于 6.0mg/L 、含锰量低于 1.5mg/L 时，可采用：原水曝气——单级过滤。

2 当原水含铁量或含锰量超过上述数值时，应通过试验确定，必要时可采用：原水曝气——一级过滤——二级过滤。

3 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——一级过滤——曝气——二级过滤。

Ⅱ 曝气装置9.6.5 曝气装置应根据原水水质、是否需去除二氧化碳以及充氧程度的要求选定，可采用跌水、淋水、喷水、射流曝气、压缩空气、板条式曝气塔、接触式曝气塔或叶轮式表面曝气装置。

9.6.6 采用跌水装置时，跌水级数可采用 1～3 级，每级跌水高度为 0.5～1.0m ，单宽流量为 20～50m3/(m·h) 。

9.6.7 采用淋水装置 ( 穿孔管或莲蓬头 ) 时，孔眼直径可采用 4～8mm ，孔眼流速为 1.5～2.5m/s ，安装高度为 1.5～2.5m 。

当采用莲蓬头时，每个莲蓬头的服务面积为 1.0～1.5m2 。

9.6.8 采用喷水装置时，每 10m2 集水池面积上宜装设 4～6 个向上喷出的喷嘴，喷嘴处的工作水头宜采用 7m 。

9.6.9 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、部分原水或其他压力水。

9.6.10 采用压缩空气曝气时，每立方米水的需气量 ( 以 L 计 ) ，一般为原水二价铁含量 ( 以mg/L 计 ) 的 2～5 倍。

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。

地下水除铁和除锰I 工艺流程选择9.6.1 关于地下水进行除铁和除锰处理的规定。

微量的铁和锰是人体必需的元素，但饮用水中含有超量的铁和锰，会产生异味和色度。

当水中含铁量小于 0.3mg/L 时无任何异味；含铁量为 0.5mg/L 时，色度可达 30 度以上；含铁量达 1.0mg/L 时便有明显的金属味。

水中含有超量的铁和锰，会使衣物、器具洗后染色。

含锰量大于 1.5mg/L 时会使水产生金属涩味。

锰的氧化物能在卫生洁具和管道内壁逐渐沉积，产生锰斑。

当管中水流速度和水流方向发生变化时，沉积物泛起会引起“黑水”现象。

因此，《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。

但有些工业企业用水对水中铁和锰含量并无严格要求或要求不一。

因此，对工业企业用水中铁、锰含量不宜作出统一的规定，设计时应根据工业用水系统的用水要求确定。

9.6.2 关于地下水除铁、除锰工艺流程选择的原则规定。

试验研究和实践经验表明，合理选择工艺流程是地下水除铁、除锰成败的关键，并将直接影响水厂的经济效益。

工艺流程选择与原水水质密切相关，而天然地下水水质又是千差万别的，这就给工艺流程选择带来很大困难。

因此，掌握较详尽的水质资料，在设计前进行除铁、除锰试验，以取得可靠的设计依据是十分必要的。

如无条件进行试验也可参照原水水质相似水厂的经验，通过技术经济比较后确定除铁、除锰工艺流程。

9.6.3 地下水除铁技术发展至今已有多种方法。

如接触过滤氧化法、曝气氧化法、药剂氧化法等等。

工程中最常用的也是最经济的工艺是接触过滤氧化法。

除铁的过程是使 Fe2+氧化生成 Fe(OH)3，再将其悬浮的 Fe(OH)3粒子从水中分离出去，进而达到除铁目的。

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。

地下水和废水预处理工艺中去除铁的主要方法1：空气曝气法去除锰、铁，空气曝气是应用最多的一种方法。

目的是为了向水中溶入氧，散去CO2提高PH值，使Fe2+向Fe3+转化，然后形成Fe(OH)3的絮凝体沉淀过滤而除去。

曝气的方式有水射式曝气、跌水曝气、空气压缩机曝气、淋水或喷水曝气、曝气塔曝气等。

2：氯氧化法氯是比溶解氧更强的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁。

可减少反应和沉淀时间，简化处理系统，在PH值为4~10的范围内都可发生。

当水中含铵盐或含氮有机物时，加氯量增大。

3：高锰酸钾氧化法用于处理硬度较大的含铁地下水。

高锰酸钾是比氯和氧更强烈的氧化剂，能迅速地将二价铁氧化成三价铁，生成密室的絮凝体，易于为砂滤池所截留。

4：接触过滤法以硫酸锰、氯化锰和高锰酸钾反复处理锰砂、绿砂、人造沸石或其他阴离子交换剂，可使之表面附着一层高价锰的氧化物，当含铁水通过这种滤料时，二价铁便被氧化除去。

适合于处理含铁浓度不超过10mg/L的原水。

5：离子交换法水中溶解的亚铁离子可用离子交换法除去，除去的过程和软化法一样。

适用于水需同时软化，且要求水中无氧气，不含二价铁离子以外的其他形式的铁质。

6：化学沉淀法加入石灰后，水中产生FeCO3沉淀出来，然后直接由过滤除去。

在PH值为8.0-8.5就可以发生反应，要求水中没有氧气，一般需要一个密闭的压力反应器和压力滤池系统。

7：混凝沉淀过滤法当地下水含有有机铁或胶体状铁时，一般氧化法不能将铁去除，需用混凝剂，通过混凝、沉淀、过滤可获得良好的效果。

8：电解法在金属铝电极间通过原水，由水电解产生新生氧而氧化水中亚铁盐，同时从电极中放出的铝离子可生成氢氧化钠，吸附悬浊的铁氧化物，进行凝聚、沉淀、过滤。

9：用铁细菌处理法利用铁细菌可以使水中溶解的铁氧化为不溶性的Fe3+而聚集起来。

如发式纤毛细菌、赫氏纤毛细菌、含铁嘉氏铁柄杆菌、多胞铁细菌等。

操作简单，费用低廉，是一种慢速过滤法，适用于水量小的情况。

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。

二、运行过程①.曝气根据水质情况采用深井水余压射流曝气或压缩空气曝气等方式，管道混合溶氧，稳定可靠。

曝气法一方面是增加水中的溶解氧；二是驱除CO2，以提高水的PH值，使二价铁氧化成三价铁沉淀，然后再经过滤。

②.接触氧化滤料采用天然锰砂滤料，其具有催化和过滤双层作用。

天然锰砂的主要成分是二氧化锰（Mno2）它是将Fe2+氧化成Fe3＋的良好催化剂。