接触氧化法除铁

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。

文章编号:1007-2284(2010)07-0056-03重庆红层浅层地下水铁锰去除方法的研究温金梅,樊新庆,吕玉香,卢鹏飞(重庆市地质矿产勘查开发局208水文地质工程地质队,重庆400700)摘 要:重庆市红层地区缺水是普遍存在的现象,并且广泛分布于农村地区,其中地下水中铁、锰含量超标是导致缺水的主要因素之一。

为了使红层浅层地下水得到更好地利用并保障红层地区居民饮用水的安全,探索一套适宜农村地区的铁锰超标处理方法显得尤为重要。

通过分析重庆市广大红层缺水地区分散农户浅机井中地下水的水文地球化学环境,初步确定了铁、锰超标的特殊水质的处理机制,并设计了一套设施构筑简易、可操作性强,运行处理便捷的水处理工艺,此套单级除铁除锰的水处理设备经济可行,效果良好,能基本解决分散农户用水的铁锰超标问题。

关键词:红层浅层地下水;铁锰;曝气;滤料 中图分类号:P 641.8 文献标识码:AResearch on the Removal Method of Fe -Mnin Red Layer of Shallow Groundwater of C hongqing CityW EN Jin -mei,FAN Xin -qing,L B Yu -xiang,LU Peng -fei(208H ydrog eolog ical T eam under the Chong qing G eolog ical Bur eau o f M inerals Ex plo ratio n,Cho ng qing 400700,China)Abstracts:W ater short age is a commo n phenomenon in the r ed -bed reg io n in Chong qing ,and is w idely distr ibuted in r ur al ar eas,where iron and mang anese content of the gr oundwat er is ex cessive,one of the major facto rs leading to water sho rtag e.T o make bet -ter use o f r ed lay ers o f shallow g ro undwater and prot ect lo ca l residents of t he red layer safety of dr inking w ater in rural ar eas,search -ing for a suit able appro ach to handle ex cessiv e mang anese is especially impor tant.T his study analyzes the hydro log ical geo chemical env iro nment of the shallow gr oundw ater in the moto r -pumped w ells of t he fa rmers initially ident ifies the handling mechanism abo ut the iro n and manganese and desig ns a facility w ith simple,w orkable stro ng ,and convenient handling technolog y.T he sing le -stage e -quipment of remov ing iron and manganese is eco no mical,feasible and effet ive and can solve the pr oblem that ex cessive Fe -M n of the scatter ed far mers.Key words:red layer of shallow gr oundw ater;Fe -M n;aerat ion ;f ilter 收稿日期:2010-01-18基金项目:重庆市红层缺水地区找水推广及特殊水质处理方法研究(渝地勘2008-93)。

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。

接触氧化法除铁曝气
题目：接触氧化法除铁曝气的目的不仅为了增加[O2],还为了散除CO2
A.正确
B.错误
答案：B
题目：除铁、除锰的基本工艺流程是什么？
答案：
地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。

当受到硅酸盐影响时,应采用接触氧化法。

接触氧化法的工艺:原水曝气—接触氧化过滤
曝气氧化法的工艺:原水曝气——氧化——过滤
地下水除锰宜采用接触氧化法,其工艺流程应根据下列条件确定:
1)当原水含铁量低于毫克/升、含锰量低于毫克/升时,可采用:
原水曝气——单级过滤除铁除锰
2)当原水含铁量或含锰量超过上述值时,应通过实验确定。

必要时可采用:
原水曝气——氧化——一次过滤除铁——二次过滤除锰!
3)当除铁受到硅酸盐影响时,应通过实验确定。

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。

接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺的净化效能熊斌1，李星1，杨艳玲1，梁恒2，杜星2，李圭白2，陈杰3（1．北京工业大学建筑工程学院，北京100124；2．哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090；3．海南立升净水科技实业有限公司，海南海口571126）摘要：地下水是农村地区的重要水源，但存在处理设施管理水平低以及出水铁、锰浓度经常超标的现象，水质安全保障性差。

研发出了一体化除铁除锰滤罐，并与超滤技术耦合形成接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺。

近4个月的生产性运行结果表明，滤罐具有良好的除铁除锰效果，出水总铁和总锰的含量分别达到0．20和0．04mg /L ，对氨氮也有较好的去除效果。

超滤出水总铁和总锰平均值分别为0．01和0．03mg /L ，浊度平均值达0．10NTU ，显著提高了除铁除锰滤罐出水水质的稳定性和保障率。

在恒定膜通量为50L /（m 2·h ）、过滤周期为45min 的条件下，超滤膜的跨膜压差平均增长率仅为0．26kPa /d ，膜污染得到了有效控制，实现了长期稳定运行。

接触氧化/超滤除铁除锰组合工艺的出水水质完全达到了《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）的要求，为今后超滤技术在地下水除铁除锰领域的应用提供了有益的参考。

关键词：地下水；除铁除锰；接触氧化；超滤；组合工艺中图分类号：TU991文献标识码：A文章编号：1000－4602（2014）01－0030－04Ｒemoval of Iron and Manganese by Combined Process of Contact Oxidationand UltrafiltrationXIONG Bin 1，LI Xing 1，YANG Yan-ling 1，LIANG Heng 2，DU Xing 2，LI Gui-bai 2，CHEN Jie 3（1．School of Civil Engineering ，Beijing University of Technology ，Beijing 100124，China ；2．School of Municipal and Environmental Engineering ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150090，China ；3．Hainan Litree Water Purification Science and Technology Co．Ltd．，Haikou 571126，China ）Abstract ：Groundwater is an important drinking water source in rural areas．But the iron andmanganese contents in treated water often exceed standards because of poor management of water treat-ment facilities ，leading to unsafe drinking water quality．An integrated filter tank for iron and manganese removal by contact oxidation was developed ，and a new combined treatment process of contact oxidation and ultrafiltration for iron and manganese removal was established by coupling with ultrafiltration．A full-scale experiment using the combined treatment process was carried out for about four months of operation．Ｒesults showed that iron and manganese were effectively removed by the integrated filter tank．Total iron and total manganese contents in the effluent of the integrated filter tank were 0．20mg /L and 0．04mg /L ，respectively．Effective removal of ammonia nitrogen was also observed．The average values of total iron and total manganese in the effluent of ultrafiltration were 0．01mg /L and 0．03mg /L ，respectively ，and the average turbidity was 0．10NTU．The stability and security of the effluent quality of the individual in-tegrated filter tanks were effectively improved by the ultrafiltration process．The average increment of the第30卷第1期2014年1月中国给水排水CHINA WATEＲ＆WASTEWATEＲVol．30No．1Jan．2014trans-membrane pressure was about0．26kPa/d under constant membrane flux of50L/（m2·h）and fil-tration period of45min．Long-term stable operation was achieved with effective control of the membrane fouling．The effluent quality of the combined treatment process could fully meet the Standards for Drink-ing Water Quality（GB5749－2006）．A useful reference is provided for the wide applications of ultrafil-tration technique in iron and manganese removal from groundwater．Key words：groundwater；iron and manganese removal；contact oxidation；ultrafiltration；combined process在我国的许多农村地区都利用地下水，但是大多没有水处理设施或者水处理设施十分简单，无法去除水中的铁、锰，水质经常达不到饮用水标准。

摘要：从理论计算和试验两方面探讨了生物除铁除锰滤池中的曝气溶氧问题。

结果表明，生物滤层除铁除锰不需要高溶解氧，也不需要通过散除CO2来提高原水的pH值，相反CO2可作为微生物繁殖代谢的碳源。

认为简单的曝气充氧方式与生物滤池的结合可大大简化传统的处理流程。

关键词：生物滤池除铁除锰需氧量曝气对于传统的除铁除锰工艺，曝气的主要目的是向水中充氧，并充分散除水中的CO2以提高pH值。

因此，对于接触氧化除铁除锰(特别是除锰)，一般都要求较大的曝气强度。

生物除铁除锰机制指出，在pH值的中性范围内，Mn2+的氧化不是其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。

亚铁对维系生物滤层中微生物群系所组成的生态群落起着非常重要的作用，并实现了铁、锰在同一生物滤层中很好地被去除。

从单纯的物理化学氧化到生物化学作用机制的转变，必然会引起实际运行中许多因素的变化。

现仅就曝气充氧量对生物滤层除铁除锰效能的影响进行了研究。

1理论需氧量计算从理论上讲，Fe2+、Mn2+在生物滤层当中的氧化过程是很复杂的，它们的生物氧化反应在细胞膜表面进行，并且在整个氧化反应过程中有复杂的电子传递过程。

但不论电子和能量是怎样传递的，下列关系总是成立的：4Fe2++O24Fe3++2O2-4Fe2+∶O2=(4×55.8)∶32［O2］=0.143［Fe2+］2Mn2++O22Mn4++2O2-2Mn2+∶O2=(2×54.9)∶32［O2］=0.29［Mn2+］理论上所需溶解氧量可用下式表示：［O2］=0.143［Fe2++0.29［Mn2+］在化学氧化理论指导下，实际工程中为了散除游离CO2，提高原水的pH值，同时也由于化学反应速率的需要，应有一定的过剩溶解氧，所以在理论需氧量的基础上乘以一个过剩系数a。

工程实际需氧量为：［O2］=a(0.143［Fe2+］+0.29［Mn2+］)对于a的取值，以如下计算为例。

《地下水接触氧化法除铁、锰制软化水综合实验》一实验目的地下水去除铁、锰是为了达到饮用要求和进行水质软化必须进行得给水处理过程。

对于饮水过程中的除铁、锰是为保证饮用水能够达到饮用水标准和保护身体健康进行的处理，而软化水处理过程中除铁、锰是为了防止离子交换树脂中毒。

因此，地下水除铁、锰对于给水处理过程很重要。

本实验就是使学生通过实验过程设计和综合性的实验获得某一地下水的基本处理参数，所得的实验数据应能指导该水质的软化处理工艺和设备的设计和制作、加工。

二实验内容1 设计地下水接触氧化法除铁、锰及软化处理实验工艺2 设计制作实验设备3 实验验证及改进（包括监测及测试）4 实验结果及结论三实验材料Φ100Χ2000有机玻璃柱3根，Φ8Χ2000有机玻璃管1根，万能胶，法兰盘三付，4分、6分塑胶软管，绑线，锰砂（0-2mm），101阳离子树脂，粗粒盐，过滤棉适量。

四实验仪器及药品哈納铁、锰测试仪，EDTA滴定法测水中总硬度器皿及药品，分析天平。

五实验步骤1 实验任务书进行初步设计方案的设计。

工艺流程：2 指导教师对设计方案进行评价、修正，确定指导性方案。

3 根据设计方案进行接触氧化法除铁、锰滤床和离子交换柱制作。

用万能胶将法兰、水槽与有机玻璃柱粘住。

固化12小时以上，同时，锰砂床应粘接滤阻水头损失观测管（Φ8Χ2000有机玻璃管）。

4 将5公斤粗粒盐制成饱和盐水，撇去浮沫。

5 用饱和盐水浸泡设计用量的101阳离子树脂12h。

6 根据设计方案将设计用量锰砂装入接触氧化床中。

锰砂装入前应用过滤棉将清水孔衬好，防止过滤过程中跑细砂，也可用80目以上滤布衬贴。

7 锰砂反洗。

用6分塑胶软管与锰砂床清水口连接，另一端接到地下水龙头上。

适当开启水龙头阀门，向锰砂床反洗注水，当浑水从水槽溢出，加大反洗水量，直到锰砂膨胀40%左右，继续反洗直至出清水。

（反水强度控制在15升/秒）。

8 锰砂正洗。

将锰砂床调整为过滤状态，从水槽加入地下水进行正洗（过滤），洗水从清水口排出。

铁质活性滤膜接触氧化除铁原理一、前言在我国地下水除铁技术中，广泛采用曝气接触氧化的除铁方法。

曝气接触氧气除铁法，是使曝气地下水中的亚铁离子不经氧化与溶解氧一同进入接触滤层，在滤层的接触催化作用下完成亚铁离子的氧化和截留。

天然锰砂除铁是在我国已得到广泛应用的一种接触氧化除铁法；人造锈砂和自然形成的锈砂除铁法，是七十年代在我国实验成功的另一种接触氧化除铁法。

过去，笔者曾对天然锰砂除铁法进行过系统的实验和研究。

近些年来，国内外又对以石英砂为载体的人造锈砂和自然形成的锈砂的除铁过程进行了研究。

这些研究成果，发展了接触氧化除铁工艺，提高了接触氧化除铁工艺的效能，促进了接触氧化除铁工艺的推广和应用。

人们对于接触氧化除铁机理的认识有一个发展过程。

本世纪三十年代开始将软锰矿砂用作地下水的接触氧化除铁滤料以来，人们一直把二氧化锰当作催化剂，这被称作经典理论。

早在六十年代初，笔者在研究天然锰砂除铁过程中就发现了“活性滤膜”的接触催化作用，后又经多次模型及生产试验检验证实，终于于1974年正式提出了活性滤膜接触氧化除铁原理[2]，这使认识又深化了一步。

近几年，笔者对铁质活性滤膜接触氧化除铁的基本特征又进行了研究。

实验表明，新滤料初期皆有一定的除铁能力，但并不持久经过一段时间除铁能力便开始衰竭。

滤后水的含铁浓度相应升高；随着运行时间的增长，滤料的除铁能力又逐渐提高，滤后水水质变好，最终滤料具有了稳定的除铁能力。

最终具有稳定的除铁能力。

最终具有稳定除铁能力的滤料，称为“成熟”的滤料；由新滤料到“成熟”滤料的转化过程，称为滤料的“成熟”过程。

事实上，滤料的成熟过程，正是滤料表面铁质活性滤膜的形成和积累的过程。

本文将对新滤料的除铁作用、活性滤膜的形成及积累过程，以及成熟滤层中活性滤膜的除铁特征等方面的问题进行探讨。

二、新滤料的除铁作用用未经曝气的无氧含铁地下水经新滤料层过滤，发现滤层最初都有一定的去除亚铁离子的能力。

图1为新天然锰砂去除水中亚铁离子的情况。