地下水除铁锰方案
地下水除铁除锰处理
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三、接触氧化法除铁、除锰工艺
• 当地下水的含铁量和含锰量均较低时，一般可采用除铁除锰
双层滤池
• 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。，可采用两级曝气、过滤处
理工艺，即第一级除铁，第二级除锰。其工艺流程如下：
• 地下水 → 曝气 → 除铁滤池 → 除锰滤池 → 出水
二、 地下水除锰
• 锰的化学性质与铁相近，常与铁共存于地下水中，但铁
的氧化还原电位比锰要低，相同pH值时二价铁比二价锰 的氧化速率快，二价铁的存在会阻碍二价锰的氧化。因 此，对于铁、锰共存的地下水，应先除铁再除锰。
接触氧化除锰
2Mn2 O 2 2H 2O 2MnO2 4H
高含锰量的水质，成熟期约需60～70d，而低含锰量的水质则需 90～120d，甚至更长；其次滤料成熟期与滤料有关：石英砂的成 熟期最长，无烟煤次之，锰砂最短。
铁氧化成三价铁，并附着在滤料表面上。
接触氧化除铁
滤池初期出水含铁量较高，一般不能达到饮用水水质标准。随着过 滤的进行，在滤料表面覆盖有棕黄色或黄褐色的铁质氧化物即具有 催化作用的铁质活性滤膜时，除铁效果才显示出来。
从过滤开始到出水达到处理要求的这段时间，称为滤料的成熟期， 一般为4～20d
滤料的成熟期与滤料本身、原水水质及滤池运行参数等因素有关。
一、 地下水除铁
4Fe2 O2 10H 2O 4Fe（OH）3 8H
氧化剂
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)3
絮凝胶体
氧化剂：氧气、氯和高锰酸钾等
自然氧化 除铁
• 含铁地下水经过曝气，经自然氧化的反应和 沉淀设备
接触氧化 除铁
8 地下水除铁除锰分解
第19章 水的其它处理方法
19.1 地下水除铁除锰
19.1.1 地下水除铁
▪ 含铁含锰地下水水质
❖ 我国含铁含锰地下水分布广泛，《生活饮用水 卫生标准》规定： 铁＜0.3mg/L 锰＜0.1mg/L
❖ 我国部分地区的地下水 含铁量多在5~15mg/L 含锰量多在0.5~2.0mg/L
(Fe3 / Fe2 ) 0.771V
(MnO2 / Mn2 ) 1.23V
19.1.2 地下水除锰
▪地下水除锰方法
• 地下水中的锰以二价形态存在，锰不能被溶解氧 氧化，也难于被氯直接氧化。
• 工程上采用的方法：高锰酸钾氧化法、氯接触氧 化法和生物固锰除锰法。
1. 高锰酸钾氧化法：氧化性比氯强，由二价→四价
PH<5.5时，铁的氧化速率是非常缓慢的。
19.1.1 地下水除铁
• 除铁所需的溶解氧量：
O2 0.14a Fe2
a—过剩溶氧系数， a =3~5。 • 曝气的目的：
溶氧，散除CO2 ，提高pH ，增大氧化速度； • 提高曝气效果的方法是增大气—水的接触面积。 • 曝气的装置： ❖ 气泡式曝气装置：将空气以气泡形式分散于水中。
3Mn2 KMnO4H2O 5MnO2 2K 4H
19.1.2 地下水除锰
▪地下水除锰方法
2. 氯接触过滤法：
▪ 含Mn2+的地下水投氯后，流经包覆着MnO(OH)2 的滤层，① Mn2+被MnO(OH)2吸附；②在 MnO(OH)2的催化作用下，被氯氧化为Mn4+；③ M物n—4+新与生滤的料M表n面O原(O有H)的2；M④nO新(O生H的)2形Mn成O化(O学H结)2具合 有催化作用，催化氯对Mn2+氧化反应。
除铁锰工艺之除水中铁锰方法
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。
室外给水设计 (19)地下水除铁和除锰
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。
地下水除铁锰方案
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。
19章2地下水除铁锰
③二价铁氧化 速率与PH的 关系： 可由图19-3看 出： （半对 数） 横轴：时间 （min）。 纵轴：铁Fe2+ 浓度。 PH越高反应 （二价铁的氧 化）越快。
④使氧向水的转移（传质）——曝气 i.复氧; 作用： ii.除CO2→pH↗ 地下水中不含氧，含CO2很高。 氧、二氧化碳略溶于水，其溶解度与温 度和气体分压有关。（物化中学过） 当1个atm PO2=21.3KPa PCO2=0.03~0.1KPa
lg dt
lg k 2 PH
可见：除铁的影 响因素： （1）PH高促进 二价铁的氧化。 （2）K//中隐着氧 化剂的浓度。 （PO2分压力） fig19-2实验与公 式的情况，当 PH<5.5时，二价 铁的氧化速度缓 慢（实验高于公 式计算值）
3、除铁方法： ① 常用氧化剂：O2空气中的氧、方便、经济。 （多用此法） Cl2氧化。 高锰酸钾氧化 ②反应式： 4Fe2++O2+10H2O 4Fe(OH)3+8H+ 每氧化1mg/L的Fe2+ ， 需氧0.14mg/L， 产生0.036 mg/L 的H+ ， →降低1.8mg/L的 碱度（以CaCO3计） →使水偏酸， → PH降 低→降低铁氧化的速度。
5、催化氧化过滤： 在滤料上生成MnO2膜（黑色） 滤料一般是石英砂或锰砂。形成MnO2膜后催 化。 铁对除锰的干扰： 当原水含铁、锰高就应该即除铁又要除锰。 方法： 加厚滤料层 上部除铁 适用铁锰 下部除锰 含量不太高。 双层滤料 上层：除铁 也可在压力滤 下层：除锰 池中分层
⑤方法： 鼓风曝气——将气泡分散于水中。 淋水曝气——将水分散于空气中。 4、设计： ①理论需氧与操作复氧量 理论：1mg/L Fe2+需0.14mg/L O2 。 实际：理论值的3~4倍。 原因：水中其它杂质耗氧；可加快二价 铁氧化速度。
除铁锰方案
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---1997G、《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/T14976J《石油化工企业自动化仪表选型设计规范》SHJ5-88K、《工业自动化仪表安装工程质量检验评审标准》GBJ131-90L、《低压配电设计标准》GB50054-95M、《供配电系统设计规范》GB50052-95OPQ2.4122.5AB、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我国许多城镇和工矿企业都以地下水为主要水源，其中含铁量多1.5~11.5mg/L，含锰量多在0.2~1.3mg/L。
室外给水设计 (49) 地下水除铁和除锰
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。
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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。
当含铁地下水的PH值＞5.5时，与天然锰砂接触即可将Fe2＋氧化成Fe3＋，反应如下：
a.4MnO2+3O2=2Mn2O7
b.Mn2O7+6Fe2++3H2O=2MnO2+6Fe3++6OH-
生成的Fe3+立即被水解成絮状氢
氧化铁沉淀：Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
③.吸附过滤
a.经锰砂滤层后去除Fe3＋形成的絮凝体（Fe(OH)3沉淀物）；
b.将大部分尚未氧化的Fe2+催化氧化作用和羟基氧化的离子交换作用，以便除铁。
锰砂除铁机理，除了依靠它自身的催化作用外，还有在过滤时在锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜，能起催化作用。
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。
锰的去除原理同二价铁的去除方法相同。
④.反洗
系统采用自动控制，定期对锰砂进行反洗，以去除可能截流的悬浮物等杂质，同时松动锰砂和垫层。
由于过滤器内设反冲洗装置，不需配备反冲洗水泵。
三、系统结构特点
除铁锰装置由本体、引射曝气装置电动阀、控制系统、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，可大大加快水中铁、锰的氧化，固着和去除。
尤其在处理微污染含铁、锰地下水的过程中，铁(锰)细菌不仅能有效去除铁锰，同时能以水中的氨氮为营养源，进行生殖代替，在其他细菌的参与下，同时达到除铁除猛和去除氨氮的效果。
处理后水中含铁量小于0.3Mg/L、锰含量小于
0.1Mg/L。
四、运行特点
1.本装置可安装在室内或室外。
2.本装置应放在水平的混凝土基础上，基础应稳固，防止均匀沉陷。
3.反冲废水管、溢水管和放空管等应接到排水沟。
4.曝气装置设在平地面上，安装前均应检查该机是否破损或其它缺陷。
5.安装滤料前，应先在设备内装水1/3-1/2，然后按粒径级配要求分层平铺，滤料装入后，应进行清洗，水流由下向上，直至出水澄清。
6.除铁装置开始运行，首先关闭反冲进水阀和废水阀，启动进水泵进行，并立即开启进水阀，调节进水流量和出水闸阀保持进出水平衡。
7.反冲洗前，先关闭进水阀和出水阀，随即停泵。
五、技术参数
1.处理效果：
①.含铁量：≤0.3mg/L;
②.含锰量：≤0.1mg/L;
③.出水浊度：<3FTU。
2.进水要求：
①.含铁量：5mg/L;
②.含锰量：1mg/L;
六、运行参数
①.工作方式：压力式;
②.运行方式：水流自上而下，串联(高含铁锰量)或并联;
③.过滤速度：6-10m/h(除铁时)，5-8m/h(除锰时);
④.运行周期：视原水水质而定，最低不小于8小时;
⑤.反洗方式：水洗，或气水结合反洗;
⑥.反洗时间：10-15min;
供货设备信息
附件1
附件3。