地下水及特殊用水处理技术-地下水除铁除锰

地下水除铁除锰工艺地表水中由于含有丰富的溶解氧，水中铁、锰主要以不溶解的和存在，故铁、锰含量不高，一般无需进行除铁除锰处理。含铁、含锰地下水在我国分布很广，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。我国地下水中铁的含量一般为5～10mg/L，锰的含量一般为0.5～2.0mg/L。地下水中铁、锰含量高时，会使水产生色、嗅、味，使用不便；作为造纸、纺织、化工、食品、制革等生产用水，会影响其产品的质量。我国《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006中规定，铁的含量不得超过0.3mg/L、锰的含量不得超过0.1mg/L。攀渝钛业直排含铁废水入长江发出刺鼻臭味

2013年09月06日地下水除铁工艺空气自然氧化法除铁接触催化氧化法除铁氧化剂氧化法除铁

含铁地下水，经曝气向水中充氧后，空气中的O2将二价铁氧化为三价铁，与水中的氢氧根作用形成Fe(OH)3,沉淀物析出而被排除，习惯上称为曝气自然氧化法除铁。含铁地下水经曝气充氧后，水中的二价铁离子发生如下反应：经研究表明，二价铁的氧化速率与水中二价铁、氧、氢氧根离子的摩尔浓度有关，可表示为：

反应速率常数

氧在气相中分压

空气自然氧化法除铁二价铁的氧化速率与pH值的关系如图所示，提高pH值可使二价铁的氧化速率提高，如果pH值降低，二价铁的氧化速率则明显变慢。此法适用于原水含铁量较高的情况，曝气的作用主要是向水中充氧。对于含有较多CO2，而pH值较低的水，曝气除了提供氧气以外，还可以起到吹脱散除水中CO2气体，提高水的pH值作用，加速氧化反应的作用。充氧装置有多种形式，常用的有曝气塔、跌水曝气、喷淋曝气、压缩曝气及射流曝气等。为提高Fe2+氧化速度，通常采用在曝气充氧时还散除部分CO2，以提高水的pH值的曝气装置，如曝气塔等。自然氧化除铁的一般工艺曝气后的水进入氧化反应池停留时间一般在1h左右，以便充分氧化二价铁为三价铁，发挥Fe(OH)3絮体的沉淀作用，减轻后续快滤池的负荷。快滤池主要用来截留三价铁絮凝体，与一般澄清用的快滤池相比，滤层厚度根据除铁要求稍有增加，可取800~1200mm。对于原水含铁量>6mg/L时，可采用天然锰砂或石英砂滤料的二级过滤工艺。滤池滤速一般为5~7m/h，含铁量高或需除锰的采用较低滤速。反冲洗参数与普通给水过滤相同，石英砂滤料除铁滤池的反冲洗强度为13~15L/(m2.s)，冲洗时间>7min。接触催化氧化法除铁接触氧化除铁法就是使含铁地下水经过曝气后不经自然氧化的反应和沉淀设备，立即进入滤池中过滤，利用滤料颗粒表面形成的铁质活性滤膜的接触催化作用，将二价铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。其特点是催化氧化和截留去除在滤池中一次完成。氧化剂氧化法除铁在天然地下水的pH条件下，氯和高锰酸钾都能迅速将二价铁氧化为三价铁。当采用常规方法处理地表水铁锰有所超标或者用空气中的氧氧化除铁有困难时，可以在水中投加强氧化剂，如氯、高锰酸钾。药剂氧化时可以获得比空气氧化法更为彻底的氧化反应。从经济实用角度来说，目前用作地下水除铁的氧化药剂主要是氯。当pH值大于5时，即可将二价铁迅速氧化为三价铁：理论上，每氧化1mg/L的Fe2+理论上需要2×35.5/（2×55.8）=0.64mg/L的Cl2。由于水中含有其他能与氯反应的还原性物质，实际上所需投氯量要比理论值高一些。地下水除锰工艺催化氧化除锰生物法除锰化学氧化除锰

催化氧化除锰含锰地下水曝气后，进入滤池过滤，高价锰的氢氧化物逐渐附着在滤料表面，形成黑色或暗褐色的锰质活性滤膜（称为锰质熟砂），在锰质活性滤膜的催化作用下，水中溶解氧在滤料表面将二价锰氧化成四价锰，并附着在滤料表面上。这种在熟砂接触催化作用下进行的氧化除锰过程称为接触氧化除锰工艺。当地下水的含铁量和含锰量均较低时，一般可采用单级曝气、过滤工艺，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。若水中含铁量较高或滤速较高时，除铁层会向滤层下部延伸，压缩下部的除锰层，剩余的滤层不能有效截留水中的锰，因而部分泄漏，滤后水不符合水质标准。为此，当水中含铁量、含锰量较高时，为了防止锰的泄漏，可采用两级曝气、过滤处理工艺，即第一级除铁，第二级除锰。除铁除锰双层滤池铁、锰氧化细菌胞内酶促反应以及铁、锰氧化细菌分泌物的催化反应，使Fe2+

氧化成Fe3+

，Mn2+

氧化成Mn4+

。生物法除锰的原理生物法除锰的装置称为生物除铁除锰滤池。曝气后的含铁含锰水进入滤池过滤，铁细菌氧化水中Fe2+

、Mn2+并进行繁殖。经数十日，便有良好的除铁除锰效果，即认为生物除锰滤层已经成熟。如果用成熟滤池中的铁泥对新的滤料层微生物接种、培养、驯化，则可以加快滤层成熟速度。生物除铁除锰需氧量较少，只要简单曝气即可（如铁水曝气），曝气装置简单。滤池中滤料仅起微生物载体作用，可以是石英砂、无烟煤和锰砂等。目前，生物除铁除锰法我国已有生产应用，在pH=6.9条