关于地下水除铁锰小型处理工艺试验探索
东港-浪头地段地下水除铁锰的实验研究
的Ｍ ０，经沉 淀 析 出后被 填 料 过滤 而 去除 。但 同铁 离子 去 除效 果对 比分 析 ｎ２
发现 ，锰 离 子 的去 除效 果略 低些 ，分析 可 能原 因 为， 由于 去除 锰 的反应 条 件 比去除铁 的 反应条 件要 求更 高 ［］ １。
析 ，选择 可行 的 处理 工艺 进行 除铁 锰 的实 验 研究 ， 以期 为该 区域 地 下水 的
３２ 对锰 的去 除 效果 。原 水 中锰 离子 的浓 度维 持在 １０ｍ ／ ． ． ｇ Ｌ左 右 。 定 时取水样 测 定铁 离子 浓度 ，来考 察 反应 器对铁 的 去除效 果 ，结果 如 图２ 所
意义 。
图ｌ铁 离 子去 除效 果
图２锰 离子 去除 效果
从 中可 以看 出 ，装 置 运 行初 期 ，锰 离 子 的去 除 效 果 不佳 ，去 除率 在 ３％ ０ 左右 ， 随着 时间 的进一 步延 长 ，锰离 子的 去除 效果进 一 步增加 ， 当装 置 运 行 ２天 后 ， 出水 中锰 离子 的 去 除率 达到 了９ ％ ０ ０ 以上 ，浓度 小 于０ １ｇＬ ．ｍ／ ， 达到 了我 国生活 饮用 水 水质 标准 。实验 结 果表 明 ，当 原水 中锰 离子 浓度 在 ｌｇＬ 右 时 ，采 用 一 级接 触 氧 化过 滤 装 置 是可 行 的 ，滤 料 的成 熟 期为 ２ ｍ ／左 ０ 天 。分析其 去 除原理 为 ，利用 空气 中 的Ｏ把 水 中使 溶解 的Ｍ ａ ２ ｎ 氧化 成不溶 解
中图分类号 ：Ｔ ９ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号：１ ７ －７ ９ ２ １ ）０ ２ ０ ４ ０ Ｕ ６ １ ５ ７（ ０ ０ ５ ０ ６ － １
地下水除铁除锰技术分析_韩春威
－66－科技论坛地下水除铁除锰技术分析韩春威（辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳110122）地下水是非常重要的水资源。
从人们日常生活到发展农业以至国防建设都需要用地下水。
我国许多城镇和各企事业单位都以地下水作为重要水源，东北地区的地下水资源丰富，水质较好，处理工艺简单，但铁锰含量超标却是一个较为普遍的现象，尤其地表水污染日趋严重，地下水的开发利用必将大大增加，因此地下水除铁除锰处理愈加迫切。
铁和锰都是人体的必须的微量元素，水中含有微量的铁和锰一般认为对人体无害。
我国饮用水标准GB5749-85规定，生活饮用水中铁的含量不得超过0.30mg/L ，锰的含量不得超过0.10mg/L [1]。
水中的含铁量大于0.30mg/L 时水就变浑，超过1mg/L 时，水具有铁腥味。
人体吸入过多的锰会带来某些器官的病变。
铁锰含量超标会在供水管道壁上积累铁锰沉淀物而降低输水能力，沉淀物剥落下来时会发生水质在短时间变“黑水”或“红水”的现象。
1地下水除铁除锰主要机理地下水中碳酸溶解岩层中的二价铁锰氧化物，使铁锰分别以Fe 2+，Mn 2+的形式析出，此外还有一些高价铁锰的氧化物(如Fe 2O 3，MnO 2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 2+,Mn 2+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Ψ°(Fe 3+/Fe 2+)=0.771V 及Ψ0(M nO 2/Mn 2+)=1.231V [2]，锰的氧化还原电位高于铁，M n 2+比Fe 2+难以氧化。
地下水中Fe 2+，Mn 2+与空气中的氧接触后发生如下反应：4Fe 2++O 2+10H 2O=4Fe(OH)3+8H +M n 2++1/2O 2+H 2O=MnO 2+2H +Fe 2+氧化为Fe 3+，并以Fe (OH)3的形式析出，再通过沉淀、过滤就能去除,而去除水中的锰就困难得多。
在溶解氧充足的条件下，水的pH 对铁锰的氧化速率的影响起决定性作用。
关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究
关于地下水中铁、锰的去除及生产工艺用水水站的设计研究摘要：地下水中的铁、锰元素的去除治理在一定程度上影响了我国水资源的利用率，甚至地下水会出现一股腥臭的味道。
基于此，本文就从地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法出发，对生产工艺用水水站的设计方法进行探讨分析。
以此，更好地满足人民日常的生产生活需求。
关键词：地下水；工艺用水生产；水站设计前言：地下水的治理方面一直是我国水环境治理中较为重视的一环，水中的铁元素以及锰元素的超标会在一定程度上影响人们的生产生活，所以有效地加强地下水中铁、锰元素的去除方法是十分必要的，这样才能有效地提升生产工艺用水水站的设计方法。
1.地下水中铁、锰元素的来源影响以及去除方法1.1生物去除法可以利用生物去除法对地下水中的铁、锰元素进行治理，主要就通过构建过滤池，利用过滤池对铁细菌进行培养，在活性过滤膜上附着进行繁殖，可以有效地吸附地下水中的铁离子，同时也可以通过溶解氧化的形式将亚铁离子氧化成为氧铁离子，进一步产生更加能量进行释放，以此保证细菌体系的始终维持生命附着的活力。
生物法去除铁、锰元素主要通过两种方法，第一个方法就是利用细菌产生酶或者其他因素对地下水中杂质去除起到了催化的作用，第二个方面就是通过生物细胞体分泌出具有活性反应的小分子与锰产生反应，通过改变水的酸碱度，对于锰元素可以起到一定程度的固化作用。
可以去除铁元素以及锰元素的微生物较多，例如假单胞菌以及生石微菌等等都可以对地下水中的铁、锰元素的去除以及治理起到良好的作用[1]。
1.2药物氧化去除方法现今处理地下水中的铁元素以及锰元素的药物主要是利用氯氧化法、高锰酸钾氧化法、过氧化氢氧化法以及臭氧化法，四种药剂氧化治理方法。
药剂氧化去除方法主要是利用具有较强氧化性的化学药剂与地下水中铁元素以及锰元素进行氧化融合，氧化反应发生过后就可以利用沉淀工艺将氧化后的离子进行分离。
经常使用的氯氧化剂主要是二氧化氯以及次氯酸钠，治理地下水时以氯气作为氧化剂就会有效地提升地下水中铁元素的去除效率，相应的氯气与地下水的酸碱度的比值呈现正比，氯气投入多，酸碱值也会随之升高。
地下水除铁除锰技术的分析及其发展方向初探
维上， 在纺织品上产生锈色斑点。染色时， 铁和锰能与 染料结合， 使色调不鲜艳。铁和锰还对漂白剂的分解 有催化作用， 使漂白作业发生困难。在造纸工业中， 水 中的铁和锰能选择性的吸附于纤维紊之间， 使纸浆颜 色变黄 ， 并使漂白和染色效果降低。在酿造用水中， 铁
和锰有异味 ， 并能与某些有 机物生 成带 色的化合 物 ， 使
属 管道 的腐蚀 。 对水处理过 程影 响而 言 ， 水处理过 程 中， 在 如果 在 滤料 或离子交换 树脂 表面包一层 铁锰沉 淀物就 会影 响
水直接进入饮用水水源， 水污染 日益严重， 水资源日益
短缺。铁锰 含量 高可 导致水 中色度 升在电渗交换膜上发生沉淀危害性更大。
病变。锰对人体有慢性中毒现象。有 的地区， 水中含
有过最锰 ， 是诱发某些地 方病 的病 因之一。 可能 对于工业用水 影 响而言 ． 为洗 涤 用水 或 生产 原 作 料时会降低产品光泽颜色 等质 量 ， 纺织 ， 如 印染 ， 织 ， 针
造纸等行业影 响尤为突 出。水 中的铁 和锰 能 固着 于纤
化后才能正 常使用 ， 进一 步增 强 了管理 难 度及运 行 费
产品色和味的质量降低。在食品工业 中， 中过量的 水
铁和锰能影 响 产 品的色 泽。在锅 炉用 水 中 ， 锰是 生 铁
成水垢和罐 泥 的成分 之一 。在冷 却用 水 中 ， 能附 着 铁
于加热管壁上， 降低管壁的传热系数， 当水中含铁量高 时， 甚至能堵塞冷却水管。在油田的油层注水中， 铁和
维普资讯
江
西
化
工
２Ｏ 年第 １ ０６ 期
地 下水 除铁 除锰 技术 的分 析及 其发展方 向初探
栾岚 詹健 贾俊松
地下水水质除铁锰处理分析
地下水水质除铁锰处理分析梁炳耀1 毛建华2(1．广东省佛山地质局2佛山市南海第二建筑工程有限公司)摘要：本文叙述了地下水含铁、锰超标对人体的危害，通过工程实例说明地下水中的铁、锰含量是可以采用除铁罐装置进行处理关键词：铁；锰危害；除铁罐装置；水质处理1概述水质良好的地下水取至地面，稍经消毒处理即可使用；然而，大多数地下水需经适当的处理，甚至需经特殊处理后才符合饮用水或工业用水的标准。
究其原因：一是在形成过程中溶解了地层中矿物质，使某些元素在水中的溶解量超过了容许浓度；二是人类活动造成地下水污染。
佛山地区位于富饶的珠江三角洲平原区，总面积约3800km2。
随着区域经济的发展，城市范围不断扩大，尤其是当前乡镇企业、民营企业的兴起，工业园区、城乡一体化建设蓬勃发展，用水量的需求越来越大，不少地方地下水过量开采，不少水质遭受不同程度的污染，致使水质总硬度、总矿化度不断升高，水化学类型随之发生变化。
佛山地区地下水铁(Fe2+)、锰(Mn2＋)含量普遍超标，尤其是铁含量严重超标，若不经处理，则不能达到生活饮用水和工业用水的要求。
2水质中铁、锰超标的危害铁和锰都是人体必须的微量元素。
水质中含有适量的铁和锰，对人体有益无害；但是，若人体长期摄入过量的铁和锰，可致使慢性中毒，可诱发某些地方病。
地下水中的铁常以二价铁的形式溶解于水中，由于其溶解度较大，所以，刚从地下抽上来时是清澈透明的，但一经与空气接触，溶解于水中的二价铁便发生氧化，生成难溶于水的三价铁氢氧化物从水中析出。
当水中的含铁量大于0．3mg／L时，水便变浑，超过lmg／L时，水具有铁腥味。
地下水中的锰也常以二价锰的形式存在，其氧化析出的速度非常缓慢，产生沉淀后，水的色度增大，其着色能力比铁高数倍，污染能力很强；当锰含量大于0．3m/L时，水会产生异味。
水中含有过量的铁和锰时，在洗涤的衣物上会生成铁色锈斑；在光洁的卫生器具上，乃至与水接触的墙壁和地板上，都会留下难于去除的黄褐色锈斑，给生活使用带来诸多不便。
地下水除铁除锰技术探讨
１ 地 下 水 除 铁 、 锰 原 理 除
由 于铁 和 锰 的 性 质 很 村 似 ， 以 去 除 铁 和 锰 的原 理 也 １ 所 相 同 ， ： 氧 化 法 充 分 曝 气 ， 水 中 的 溶 解 态 的 ＋２价 铁 和 即 用 把
反 应 ， 而 改 变 原 滤 料 颗 粒 表 面 的物 理 化 学 性 质 ． 提 高 滤 从 以 料 的 截 污 能 力 。 即 使 在 中性 环 境 中 ， 能 提 高 滤 料 对 铁 锰 也 的 吸 附 能 力 。 与传 统 滤 料 相 比 ， 性 滤 料 具 有 更 多 的 表 面 改
２ 传统地 下水除铁 、 除锰 技术
长 期 以来 ， 们 一 直 使 用 物 理 化 学 的 方 法 去 除 水 中 的 人
二 价铁 和 二 价 锰 。 美 圈从 １ ５ ： ０年 就 将 锰 质 绿 砂 有 效 的 运 ９
用 到 除 铁 和 除锰 过 程 。 ２ １ 曝 气 氧 化 法 ． ’
因 它 锰 氧 化 成 ＋３价 铁 和 十４价 猛 的 不 溶 态 化 合 物 ， 氧 化 和 絮 吸 附 点 位 ， 此 ， 比 天 然 锰 砂 或 石 英 砂 具 有 更 明 显 的 除 经 铁 、 锰 优 势 。为 增 大 滤 料 颗 粒 的 表 面 分 子 结 构 的 附 着 力 ， 除 凝 后 ， 成的铁 、 沉 淀物可经 过滤 而去 除 ， 而 达到除铁 、 生 锰 从
现 代 商 贸 工 业
Ｍｏ ｅ ｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｄ ｓｒ ｄ ｒ ｕ ｉ ｓ Ｔ ａ ｅ ｎ ｕｔｙ ｎ Ｉ ２１ Ｏ ０年第 １ 期
地 下 水 除铁 除 锰 技 术 探 讨
地下水除铁除锰设计探讨
2014Vol.46No.3林业科技情报务社会，造福群众。
参考文献［1］许跃，王益．建筑设计构思的文化表现［J］．工程与建设，2008(02)．［2］张敏．对广州如何建立地域性与时代性的现代建筑的设计探讨［J］．广东建材，2009(02)．［3］马玉洁，张晓亮，侯颖丽．多元文化下建筑创作的全球化与地域性［J］．山西建筑，2007(25)．［4］钟峰．关于工业建筑特性的思考和实践［J］．工业建筑，2009(03)．［5］谭伟峰．试论建筑的文化特性［J］．科技资讯，2011(02)．来稿日期：2014－06－13地下水除铁除锰设计探讨黄铮(黑龙江省林业设计研究院)［摘要］本文简述了地下水除铁除锰的工作原理，并结合自己在地下水除铁除锰工作中的工程实践，探讨了在设计过程中应注意的问题。
［关键词］地下水;除铁除锰;设计Discussion on removal of iron and manganese in the groundwaterHuang Zheng(Forest Design AndＲesearch Institute Of Heilongjiang Province)Abstract:The particle discussed the principle of removal of iron and manganese in the groundwater．At the same time，it discussed the problem should be called attention combined with the principle of removal of iron and manga-nese in the groundwater．Key words:groundwater;removal of iron and manganese目前我国北方小城镇及农村地区常常以地下水为饮用水水源，但地下水中常含有铁、锰离子，部分地区的铁、锰含量偏高，直接影响地下水的使用。
高锰酸钾应用于地下水除铁锰试验研究与探讨
分析总体情况，三水厂沣河水源地、皂河水源 地、四水厂渭滨水源地、五水厂西北郊水源地铁、 锰含量超标问题不容忽视，采取切实可行的方法 除铁、除锰势在必行。
2、高锰酸钾预氧化除铁、锰试验 高锰酸钾是一种强氧化剂，具有氧化能力强、 性质稳定、易于溶解、易投加的特点 ， [2-3] 为此我 们进行高锰酸钾除铁、除锰的实验。 结合现有工艺的除铁、除锰方法，针对三水厂
图 2 显示出因高锰酸钾的投加导致总锰浓度的 升高并没有引起水中残余锰的增多，反而使得残余 锰的浓度由原来的 0.13mg/L 降低到 0.05mg/L，降 低了 61.5%，低于国家标准 0.1mg/L。这是由于高 锰酸钾与水中的二价锰反应生成四价难溶的二氧化 锰的缘故。但当高锰酸钾投加量超过反应量后，水 中残余锰的量会略有增大，当高锰酸钾的投加量增 大到一定量时，生成的二氧化锰又会与高锰酸钾反 应生成六价锰，使得二氧化锰反溶，导致水中残余 锰的含量明显升高，且随着高锰酸钾投加量的增加 水的色度明显升高 [4]。所以高锰酸钾的投加量不可 过大，应控制在 0.4mg/L~0.8 mg/L 之间，反应时间不 宜过长，应在 5min~10min 之间。
关键词：铁 锰 高锰酸钾 沉淀
1、西安市地下水铁、锰含量状况 地下水源地铁、锰含量超标水井主要集中在三 水厂沣河水源地、皂河水源地、四水厂渭滨水源地、 五水厂西北郊水源地。其中铁含量超标水井共 21 眼，占调查水井总数的 13.2%，最高值为 1.7mg/L， 是国家标准值的 5.7 倍 ；锰超标水井共 78 眼，占 调查水井总数的 49.1%，几乎为水井总数的一半， 锰含量最高值为 1.4mg/L，是国家标准值的 14 倍。 国家生活饮用水水质标准规定铁在饮用水中的含 量不超过 0.3mg/L，锰不超过 0.1mg/L[1]。四个地下 水源的铁、锰含量情况如下表所示 ：
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关于地下水除铁锰小型处理工艺试验探索
作者：薛宏宇
来源：《世界家苑·学术》2018年第02期
摘要：为了寻求更有效地去除地下水含铁锰的方法，从而更好地改进配水厂现行处理工艺，本文对地下水除铁锰小型处理工艺进行了探讨分析。
关键词：地下水；除铁锰；处理工艺
引言：新民柳河水源位于新民市西南部，设计取水能力4万吨/日，取水井建在柳河沿岸共10眼，均为深井，井深70～80米。
配水厂设在新民市西郊，设计处理水量近期3.15万
m3/d，远期处理水量可达4.0万m3/d，该配水厂于2001年10月20日正式运行供水。
将勘察区内含水层归纳为承压水、微承压水及潜水三层，水源井取水含水层Q3、Q2。
通过5个月的试运行，现状原水铁含量可达3.2 ～ 5mg/L，处理后可达0.3mg/L以下，而原水锰含量0.92 ～1.2mg/L，处理后为0.96 ～1.12mg/L基本未除去，超标十几倍之多。
为了保障人民生活饮用水安全，受新民汇津水务有限公司委托，我院提出小型试验的试验方案。
通过试验得出最佳的工艺流程，提供试验技术数据，以便解决实际生产中锰较难去除这一课题。
（注：本试验进行时，水处理车间照常运行）
一、水处理车间工艺概况
水处理采用“一曝一滤”的工艺方式，除铁锰滤池采用葫芦岛市生产的天然锰砂，锰砂承托层厚度为550mm，滤层厚为1000 mm。
水处理车间总建筑面积2616m2，包括曝气跌水间、滤池车间、反冲洗水泵间和滤池车间控制室及仓库。
曝气池单宽流量近期为41m3/h·m，远期为53 m3/h·m，滤池为锰砂滤料普通快滤池，共分八格，单池面积为28.67m2。
其主要设计参数如下：设计滤近期5.8m/h，远期7.4m/h，校核滤速近期6.6m/h，远期8.4m/h，现状日供水量为2.8万m3/d，滤速5.14m/h，滤池采用反冲洗泵直接冲洗，反洗强度18L/s·m2，冲洗时间为10～15分钟。
本工程由于时间短、工期紧等众多客观原因，未先做除铁除锰试验，但参考类似条件下的除铁除锰水厂的生产性实践经验，设计认为选择“一曝一滤”的工艺方法应该是比较合理的。
但目前除锰效果不理想可能与曝气强度、曝气停留时间或滤料品质等因素有关。
二、试验原水及试验场地
试验原水引自进配水厂输水管道，且未经曝气。
试验场地安排在新民水厂水处理车间内。
三、试验工艺流程及内容
第一流程：原水→跌水曝气→锰砂滤柱→出水
↓氯
第二流程：原水→表面曝气装置→锰砂滤柱→出水
第三流程：原水→跌水曝气→一滤→表面曝气
→二滤→出水
第一流程特点：为了更好地提高水中溶解氧浓度，氧化水中铁锰，散除CO2便大幅度提高水的PH值，本试验在采用跌水曝气的同时，特地增加原水在水箱内的停留时间。
具体做法是：将平面尺寸为0.6×0.6×1.2m深的水箱，用φ10钢筋每隔8cm焊接在水箱内侧壁上，共焊三层每层间距25cm，上铺塑料折板（特制），每层板之间交错铺设，使水流按折向流动，以增加水在箱内停留时间。
因国内除铁锰滤池所用滤料一般为天然锰砂，锰砂产地不同性能各异，江西乐平、广西马山锰砂都具有极佳的除锰效果。
本试验分别选广西马山、江西乐平锰砂、水厂现有池内熟料以及其它水厂已成熟池内滤料分装在5组试验滤柱中，控制不同的滤速，然后化验其滤后水的水质，有关参数详见后表。
第二流程特点：原水先经强曝气，争取使PH值达到7.5以上。
因为许多生产性试验已证明了这样做除锰效果较好，因此，本试验选择叶轮式表面曝气装置。
另外，该水厂开始运行时已进入冬季低温季节，原水水质显著恶化，经反复考察分析认为，影响冬季处理效果的主要因素是水中的有机物，其中主要是腐植酸，其次才是水温及硫化物。
为了寻求排除有机物等因素影响出水水质的途径，本试验决定采用滤前加氯，加氯量控制在3.0 ～ 5.0毫克/升（以有效氯计），滤后余氯为0.7 ～1.0 mg/L（以有效氯计）。
这种连续投氯的方法，其主要作用在于破坏有机物质，氧化还原物质，并兼有消毒作用，而铁锰的去除仍有赖于成熟锰砂的接触催化作用。
具体做法是，将浓度为5%的漂白粉溶液，连续投加在2组滤柱的滤前水中，以滤前滤后水中余氯量来控制投氯量，然后化验其滤后水铁锰的含量。
若原水按第二流程处理后，滤后水铁锰均能达到饮用水标准，则可考虑在每年1～4月份的低温季节，采用该方法，可有效排除有机物（腐植酸）等的影响，使除铁锰效果良好。
第三流程：试验时若以上二个流程除铁锰效果均不明显，可采用“简单曝气+一级过滤（除铁）”和“强曝气+二级过滤（除锰）”这种处理方式。
本处理流程可选择4组滤柱，两组分别串联工作。
一组选装本厂池内熟料，另一组选装其它水厂的除铁锰熟料。
单体构筑物除个别体积较大者用钢板焊制外，大部分均采用有机玻璃管，在试验过程中可以方便地改变某一流程中各单体构筑物的前后位置，组合成新的更合理的流程。
同时要求有机玻璃管是透明的，可清楚地观察管内运行情况。
四、试验模型的主要工艺参数
第一流程：
1、跌水曝气装置
t=20～30分钟，v=0.43米3水箱（平面尺寸0.6×0.6×1.2m深），跌水高度h=0.5米。
2、锰砂滤柱
第二流程：1、表面机械曝气装置，t=30分钟，v=0.25米3，平面尺寸 1.0×0.5×0.5m深，曝气叶轮为平板式叶轮，叶轮直径d=100毫米，叶片和进气孔数目12个，叶轮转达数为500转/分，叶轮线速度2～6米/秒，叶轮直径与池最小边长比为1：5。
2、锰砂滤柱的工艺参数同第一流程。
3、滤前加氧量控制在3.0 ～5.0毫升/升（以有效氧计）。
第三流程：1、跌水曝气装置
跌水高度h=0.5米，钢板水箱平面尺寸0.6×0.5×0.5m深。
2、一级过滤、表面机械曝气池，二级过滤等工艺参数同第一流程。
五、试验要求水质分析项目
（一）常规分析项目
（1）PH值；（2）溶解氧；（3）总铁；（4）锰离子；（5）CO2。
（二）监测项目
（1）耗氧量；（2）总碱度；（3）SiO2；（4）腐植酸
（三）全分析项目
国家饮用水新标准38页。
六、试验进度计划
1、材料准备模型加工20天。
2、现场安装调试4天。
3、试验进行100天。
4、编写试验报告20天。
结语：本试验方案的三种处理流程目的都是为了寻求更有效地去除地下水含铁锰的方法，从而更好地改进配水厂现行处理工艺。
该方案系初步方案，若要具体实施小型试验可再行编写试验实施方案。
参考文献
[1]李圭白，杨艳玲，李星，等.锰化合物净水技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2016，200。
[2]李圭白，刘超.地下水除铁除锰[M].北京：中国建筑工业出版社，2017，7。
（作者身份证号码210121************）。