接触氧化除铁除锰机理的探讨
除铁除锰生物滤层内铁的氧化去除机制探讨
第39卷 第8期2007年8月哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGYVol 139No 18Aug .2007除铁除锰生物滤层内铁的氧化去除机制探讨李 冬1,2,张 杰3,王洪涛1,张艳萍4(1.清华大学环境科学与工程系,北京100084,E 2mail:lidong2006@bjut .edu .cn;2.北京工业大学水质科学与水环境恢复重点实验室,北京100022;3.哈尔滨工业大学市政环境学院,黑龙江哈尔滨150090;4.北京工商大学化学与环境工程学院,北京100037)摘 要:通过实验室的模拟滤拄实验说明了弱曝气条件下,空气接触氧化除铁的极限浓度为22～23mg/L.成熟生物滤层内铁、锰氧化细菌的营养需求研究表明:滤层内生存的铁、锰氧化细菌属贫营养细菌,对铁的营养需求极低,但对锰的需求量很大.因此,可以推断,成熟生物滤层内,极少部分铁发生的是生物氧化而大部分铁仍是通过化学氧化而去除的.关键词:铁;锰;生物滤层;化学氧化;生物氧化中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:0367-6234(2007)08-1323-04Study on the m echan is m of Fe 2+ox i da ti on and rem ova l i n the b i olog i ca l f ilter for i ron and manganese rem ova lL IDong 1,2,ZHANG J ie 3,WANG Hong 2tao 1,ZHANG Yan 2p ing4(1.Dep t .of Envir on mental Science and Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China;,China,E -mail:lidong2006@bjut .edu .cn;b ofW ater Quality Science and W ater Envir on ment Recovery,Beijing University of Technol ogy,Beijing 100022,China;3.School of Munici pal and Envir on mental Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150090,China;4.College of Che m ical and Envir on ment Engineering,Beijing Technol ogy and Business University,Beijng,100037,China )Abstract:It is worthy t o discuss the mechanis m of ir on oxidati on in the bi ol ogical filter with DO since the ir on oxidati on happens easily .The li m it concentrati on of Fe2+is 22～23mg/L that can be re moved by air contact-oxidati on under weak aerati on .The research on need f or the Fe 2+and Mn2+nutrient f or the ir on and manga 2nese oxidizing bacteria showed that most of the m bel onged t o the poor nutrient bacteria in the filter .The quan 2tity of Fe2+that need is very little in culture and mature peri ods .The quantity of Mn2+that need is much .These p r oved that most of the Fe 2+was removed by che m ical oxidati on and only a s mall quantity of it was re 2moved by bi ol ogical oxidati on in the bi ol ogical filter .Key words:i orn;manganese;bi ol ogical filter;che m ical oxidati on;bi ol ogical oxidati on收稿日期:2005-01-26.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578001);国家高技术研究发展计算资助项目(2006AA06Z308);中国博士后科学基金资助项目(2005038348);北京市水质科学与水环境恢复重点实验室开放基金资助项目.作者简介:李 冬(1976—),女,博士,副研究员;张 杰(1938—),男,博士,教授,中国工程院院士. 传统除铁除锰技术对于原水中Fe 2+的去除卓有成效.但对于原水中的锰和进入滤层前就氧化生成的Fe 3+微小胶体颗粒的去除效果极差,因而影响了滤池的出水水质[1].相比之下,生物除铁除锰工艺取得了巨大的飞越,不但对锰的去除很彻底,而且生物滤层对Fe 3+微小胶体颗粒也有很好的吸附与网捕作用.这充分说明,生物滤层对进入滤层的不同形态的铁的去除更彻底.这是由于在生物滤层中Fe 2+不但参与了铁、锰氧化细菌的代谢,还是维持滤层生态稳定不可缺少的因素[2-6].由于铁易于被溶解氧所氧化,因此,生物滤层中铁的氧化除了细菌的作用外,化学氧化的作用也是存在的.因此,生物除铁除锰滤层在一定的运行工况下,铁的化学氧化去除与生物氧化去除的关系如何是值得深入探讨的.这将有助于铁、锰氧化细菌生理研究和生物除铁除锰工程应用技术的进步.1 材料与方法111 试验装置试验装置采用有机玻璃滤柱模拟实际生产中的滤池.滤柱直径DN =250mm ,高H =3000mm ,以粒径d =018～112mm 的石英砂为滤料,滤层厚1100mm.以粒径d =1～2mm 的卵石为垫层,垫层厚300mm.以喷淋曝气代替跌水弱曝气.试验装置如图1所示.图1 试验装置示意图112 试验水质和运行参数空气接触氧化除铁试验原水为人工配制的含铁水.采用空气接触氧化除铁工艺,含铁水经喷淋曝气后,溶解氧浓度控制在4～5mg/L,滤速8m /h,每24h 改变进水铁的浓度并相应地取滤柱进出水水样检测其中铁的含量,分析不同进水铁浓度条件下,铁的去除量变化.生物滤柱的试验原水为天然的含铁含锰地下水,原水含铁量平均为0103～013mg/L,含锰量平均为2～3mg/L,是典型的微铁高锰地下水.培养阶段滤速为1～2m /h,反冲洗强度11～12L /(s ・m 2),反冲洗历时4m in,工作周期96h .经喷淋曝气后水中的溶解氧约为4～5mg/L,成熟后以滤速5m /h 运行,工作周期为24h .试验中分析项目主要有Fe 2+、Mn 2+、DO 、Fe 3+等均采用国家标准分析方法[7].2 结果与讨论211 弱曝气条件下(DO =4～5m g /L )空气接触氧化除铁极限试验利用无菌石英砂滤柱进行空气接触氧化除铁极限试验,试验共进行了73d,结果如图2所示.由图中曲线可知,随着进水铁浓度的升高,起初无菌滤柱空气接触氧化除铁能力并无变化,在进水铁质量浓度达到22178mg/L 以前,出水铁质量均为痕量,铁的去除率几乎全部为100%.但当进水铁浓度升高到22178mg/L 时,出水铁浓度从痕量急剧升高到2198mg/L,若以进、出水中铁的浓度变化表示滤层的除铁能力,则此时对应的铁的去除量为1918mg/L,铁的去除率由100%下降到8714%.此后继续增加进水铁浓度,出水铁的浓度亦不断上升.当进水铁的浓度达到48mg/L 时,出水铁浓度为25117mg/L,此时对应的铁的去除量为22183mg /L,铁的去除率降低到46189%.若继续提高进水铁的浓度,出水铁含量仍继续上升,去除率也会降低到更低的水平.但可以发现,随着进水铁浓度的升高,尽管去除率不断下降,但铁的去除量却相对稳定,始终维持在22～23mg/L 之间.若以进水铁浓度为横坐标,以出水铁浓度为纵坐标绘制相关曲线可以得到图3. 图中黑色实线是国家饮用水标准中规定的铁的允许含量(013mg/L )[7].该实线与图中曲线的交点就是弱曝气接触氧化除铁工艺进水中铁浓度・4231・哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第39卷 的极限值.可以清楚地看出,进水铁质量浓度在22～23mg/L 以下,采用空气接触氧化除铁工艺,在弱曝气条件下出水铁也能达到饮用水水质标准的要求.因此可以确定,在原水经弱曝气,溶解氧达4～5mg/L 的条件下,空气接触氧化除铁工艺进水铁质量浓度负荷极限约为22～23mg/L.212 极端营养条件下生物滤柱对铁的营养需求1)培养期内铁、锰氧化细菌对铁的营养需求在以下的实验中仅以除锰能力为衡量标准来讨论滤层的性能而不涉及对铁的去除效果.培养阶段进水锰平均为2mg/L,进水中铁质量浓度均在011mg/L 以下,前26d 进水铁的平均为01095mg/L,此后又降低为01037mg/L.连续取样分析出水中锰的含量,通过滤层除锰活性的变化来讨论铁的最低营养极限.试验结果见图4.图4 培养期生物滤柱对铁的营养需求 从图中曲线可见,整个实验过程中生物滤层进水铁的浓度始终很低,开始的26d 内平均总铁质量浓度为01095mg/L,已经远远低于国家饮用水标准规定的铁的浓度(013mg/L ).但从图中出水锰浓度曲线可以看出,在最初的20d 内,生物滤层对锰的去除效果并不明显,出水锰浓度与进水锰浓度相当.根据微生物的生长曲线可以判断出,此时滤层内微生物的生长应是处于适应期与第一活性增长期.但20d 以后,出水锰浓度开始逐渐降低,滤层出现除锰能力.从第28d 开始,尽管滤层进水总铁的浓度降低至01037mg/L,但对滤层出水的检测结果表明,滤层的成熟并未受到任何不利的影响.由图中曲线可见,滤层出水锰浓度不断减少,锰的去除量仍在增加,可以判断此时滤层内微生物的生长已处于第二活性增长期,所以滤层内细菌增长繁殖迅速,细菌数量的迅速增殖导致除锰率相应地提高.反映在图中的出水锰浓度曲线呈现下降的趋势,最终出水锰浓度达到饮用水标准而且很快趋于痕量,在此后的连续运转中滤柱的出水水质也相当稳定.由此可见,即使进水总铁质量浓度为01037mg/L,生物滤层仍能顺利地完成培养任务而臻于成熟.虽然已经证明铁是生物滤层不可缺少的营养元素[1],但该实验充分说明,生物滤层中的铁、锰氧化细菌对进水中Fe 2+的营养需求并不高.在滤柱培养阶段后期,当进水总铁质量浓度由01095mg/L 锐减到01037mg/L,事实上,由于Fe 2+遇到空气极易被氧化成Fe3+,进水中Fe 2+的质量浓度比01037mg/L 还要小,但从滤柱成熟过程曲线可以看出,此时滤层的成熟过程并未受到进水铁浓度剧减而产生的不利影响,除锰效果依然显著地提高,最后顺利地实现了出水锰浓度为痕量的目标.由此可见,生物滤层对进水铁的营养需求范围很宽.滤层中微量的Fe 2+就能维持铁、锰氧化细菌的正常生理代谢.不难发现,生物除铁除锰滤层培养至成熟的阶段同时也是滤层内铁、锰氧化细菌数量递增的阶段,这一阶段滤层内铁、锰氧化细菌的数量变化很大,而当滤层成熟后,铁、锰氧化细菌的数量将达到最大,而且将维持恒定.实际上,滤层内铁、锰氧化细菌的数量无时无刻不在变化,只是其变化的结果是呈现出一种动态的平衡.上述试验说明了,生物滤柱在培养期对铁的营养需求很低,进水中微量的铁(01037mg/L )就能满足细菌对铁的营养需求.2)成熟生物滤柱内铁、锰氧化细菌对铁的营养需求上述培养成熟的生物滤柱在稳定运行一段时间后,逐渐将滤速提高到5m /h,反冲洗强度12L /(s ・m 2),反冲洗历时5m in,工作周期96h .在保持进水Fe 2+的质量浓度为01037mg/L 的条件下连续运行一个月,检测出水中锰的浓度变化,其结果见图5.图5 稳定运行期生物滤柱对铁的营养需求 图5的检测结果表明,当进水总铁浓度维持在01037mg/L,在一个月的连续运行中滤柱出水锰浓度始终为痕量,成熟生物滤层的稳定性与除锰能力丝毫未受到影响,微铁条件下成熟生物滤柱的稳定运行试验结果表明,尽管进水总铁质量浓度为01037mg/L,生物除铁除锰滤层在正常快・5231・第8期李 冬,等:除铁除锰生物滤层内铁的氧化去除机制探讨滤池的滤速下仍能保证生物滤层对锰稳定高效的去除.同时也说明,即使在滤层成熟稳定运行后生物滤层内的铁、锰氧化细菌数量达到最大时,对铁的营养需求也是极其有限的,进水中01037mg/L 的铁仍是充足的.既然在弱曝气条件下,空气接触氧化除铁工艺能负荷的进水中铁的浓度极限为22～23mg/ L,而且生物除铁除锰滤层内的铁、锰氧化细菌对进水铁的营养需求极低.那么由此可以推知,生物除铁除锰滤层中,可能只有极少部分的铁参与了生物氧化,而大部分的铁仍是通过化学氧化而去除的.213 生物滤层内铁、锰氧化细菌对铁、锰营养的利用在生物滤柱已经成熟,但尚未稳定运行之时,保持滤柱进水铁质量浓度约为015mg/L,进水锰质量浓度约为1mg/L,并以滤速5m/h,反冲洗强度11L/(s m2),反冲洗时间3m in,滤层工作周期48h的参数运行.运行的过程中,偶然由于锰的计量泵出现故障,而导致进水中锰的含量为0,在这种状态下滤柱连续运行12h后计量泵才恢复正常工作.运行5h后经检测滤柱进水中锰为1184mg/L,出水中锰的含量出人意料地降低为痕量.随后多次在运行稳定的过程中有意识地将进水锰质量浓度控制在0mg/L运行十几小时,再恢复进水锰浓度,经过几个小时的运行后通过对滤后水样的检测,得到了相同的试验现象.计量泵故障前后滤柱的进出水水质见图6.从图中可以看出,计量泵在故障以前,滤柱的进水锰质量浓度维持在019mg/L左右,而滤柱的出水锰质量浓度维持在012mg/L以下,其除锰量在017mg/L左右波动,但波动范围很小,此时滤速5m/h.由于泵故障导致进水锰为0,在这种条件下运行12h后,恢复计量泵的正常工作并将进水锰的含量突然提高1184mg/L,运行5h后发现此时滤柱出水锰为0.滤柱的除锰量突然由017 mg/L升高到1184mg/L.分析产生这种现象的原因可能是由于外界环境条件的急剧改变会引起细菌自身代谢功能的巨大变化所导致的.这在其他领域已得到充分的证实.该现象表明,生物滤层内铁、锰氧化细菌对铁、锰营养的摄入是不平衡的.由于细菌对锰的营养需求量较高,在进水锰质量浓度为0,铁为015mg/L的条件下,尽管铁的营养是充分的,但滤层内总的营养供应不足,因而细菌一直处于锰营养缺乏的“锰饥饿”状态.故在锰浓度恢复后,细菌大量摄入锰,结果导致滤柱出水锰浓度为痕量.这就再一次说明铁、锰氧化细菌对锰的摄入量远远大于对铁的摄入量.因此,又可以推断,除铁除锰生物滤层内铁、锰氧化细菌对除锰的决定性作用,而相比之下对除铁的作用则稍有逊色.3 结 论本文试验说明,铁虽然参与了铁、锰氧化细菌的代谢,但生物滤层中铁、锰氧化细菌对进水铁的需求量极低,除铁除锰生物滤层内大部分铁仍是通过化学氧化而去除的.参考文献:[1]张 杰,戴镇生.地下水除铁除锰现代观[J].给水排水,1996,22(10):13-16.[2]张 杰,李 冬,等.生物固锰除锰机理与工程技术[M].北京:中国建筑工业出版社.2005.[3]张 杰,杨 宏,李 冬.生物滤层中Fe2+的作用及对除锰的影响[J].中国给水排水,2001,17(9):14-16.[4]李 冬.地下水中铁锰离子在同一生物滤层中去除的试验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学.2001. [5]DONG L,Y ANG,H,WANG,ZHE N B,et a l.Opera2ti onal perf or mance of bi ol ogical treat m ent p lant f or ir on and manganese re moval[J].Journal of W ater Supp ly:Research&Technol ogy-AQUA.2005,54(1):15-24.[6]L ID,Z HANG J,WANG H T.App licati on of bi ol ogicalp r ocess t o treat the gr ound water with high concentrati on of ir on and manganese[J].Journal of W ater Supp ly:Research&Technol ogy-AQUA.2006,55(6):15-24.[7]国家环保局.水和废水监测分析方法[M].北京:中国环境科学出版社,1988.(编辑 张 红)・6231・哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第39卷 。
除铁锰方案介绍
除铁锰方案引言铁和锰是常见的金属元素，常被用于制造不锈钢、合金等材料。
然而，在某些情况下，铁和锰的存在可能对环境和人体健康造成负面影响。
因此，开发一种有效的除铁锰方案变得非常重要。
本文将介绍一种针对除铁锰的方案，包括原理、操作步骤和应用领域。
方案原理除铁锰方案的原理是基于化学方法去除水中的铁和锰离子。
该方案利用特定的化学反应，将溶解的铁和锰转化为可沉淀的固体形式，从而实现其除去。
以下是该方案的主要原理：1.氧化反应：通过将水中的铁和锰离子与氧气反应，将它们转化为氢氧化物或氧化物形式。
这些氢氧化物或氧化物具有较大的比重，可以沉淀到底部。
2.沉淀反应：在水中添加化学品，如氢氧化钠等，可以促进可溶性的铁和锰离子转化为沉淀物，形成不溶性的化合物。
3.过滤：将水中的沉淀物过滤掉，以实现除铁锰的目的。
过滤可以使用滤纸、滤网或其他过滤介质完成。
操作步骤除铁锰方案的具体操作步骤如下：1.准备工作：确保实验室和使用的仪器设备清洁并处于良好状态。
准备所需的试剂和工具，包括氧化剂、沉淀剂、过滤介质等。
2.取样：从需要除铁锰的水源中获取适量的样品。
确保样品代表性，并避免受到污染。
3.氧化反应：将样品放入一个容器中，并向其中注入氧气。
根据样品的特性和目标浓度，确定所需的氧气量和反应时间。
在反应过程中可以加入适量的氧化剂，以促进氧化反应的进行。
4.沉淀反应：在氧化反应完成后，向反应液中加入适量的沉淀剂。
根据样品的特性和目标浓度，确定所需的沉淀剂用量。
搅拌反应液，以促进沉淀剂与铁锰离子的反应。
确保反应时间充分，使沉淀剂与所有铁锰离子发生反应。
5.过滤：将反应液通过过滤介质进行过滤，以去除沉淀物。
可以使用滤纸、滤网或其他过滤介质进行过滤。
过滤时注意操作的轻柔，以避免沉淀物重新悬浮。
6.分析：将经过过滤的溶液收集，并送往实验室进行进一步的分析。
使用适当的分析方法，如原子吸收光谱法或ICP-MS等，对铁锰的浓度进行测定。
7.处理废液：处理过滤后的废液，以确保环境友好。
除铁锰催化氧化法的原理
除铁锰催化氧化法的原理除铁锰催化氧化法是一种常用的水处理技术，主要用于处理含有高浓度有机污染物的水体。
该技术依赖于催化剂，其中铁和锰被用作催化剂，使水体中的有机污染物被氧化分解，从而达到除污的目的。
本文将从催化剂、氧化反应机制、操作条件等多个方面详细介绍除铁锰催化氧化法的原理。
一、铁锰催化剂的特点铁和锰本身就具有催化氧化的性质，这使得他们成为处理污水的理想催化剂。
在铁锰催化氧化法中，这两种元素通常作为某种氧化物（如FeO(OH)、Fe2O3、MnO2等）的形式存在于催化剂中。
这些氧化物的表面通常带有活性位置，能够吸附水中的有机物质，使得它们接触到催化剂表面的氧化性活性位点，从而发生氧化反应。
二、氧化反应机制由于有机污染物种类繁多、结构复杂，因此，铁锰催化氧化法中的氧化反应机制大体分为两个方面：直接氧化和间接氧化。
其中，直接氧化指的是催化剂和有机物直接发生反应，分子内氧化是其中的代表反应。
而间接氧化指的是使用氧气、臭氧、过氧化氢等氧化剂，使得有机物发生氧化反应，这些氧化剂由于其强氧化性也具有可能造成催化剂损耗的不利影响。
具体来说，铁锰催化氧化法中可能的直接氧化和间接氧化反应如下：1. 直接反应：直接反应的特点是催化剂和有机物先在表面吸附，然后形成含有两个氧的羰基中间体（如Aldehydes）。
催化中心和吸附的有机化合物的直接反应是该中间体发生的。
催化剂可以吸收硝基和芳环上的氢原子，从而直接攻击芳环底部的碳原子，发生活性自由基反应。
电子还原催化剂，还原的催化剂再次氧化回来，这反复发生，所以需要外界供给的氧气。
2. 间接反应：间接反应指的是家族、过氧化氢和O3这种臭氧化剂可以将有机污染物氧化成活性自由基，然后通过自由基在催化剂表面氧化产物。
三、操作条件除铁锰催化氧化法需要特定的操作条件来保证其高效、稳定地净化水体。
通常需要考虑下面几个方面：1. 水体的pH值：酸性环境下，铁锰的催化活性通常很高。
所以对于有机污染物，通常要在pH较低的环境中进行去除。
以河砂为填料的接触氧化法处理高铁锰地下水研究
Ｓｔ ｄｙｏｎ ｔｅ ｔ ｅ ｇｈ ｉｏ ｎｄ ｍ ａ ａ ｅ ｅｃ ｎｔ ｉ ｎ ｒ ｕｎｄ ｔｒ ｂ ｏ ａ ｔｏ ｄａ ｉｎ ｍ ｅ ｈ ｄ ｗｉｈ ｒｖ ｒｓ ｎ ｓｆ卜 ｕ ｒ ａ ｍ ｎｔｏｆｈｉ ｒ ｎ ａ ｎｇ ｎ ｓ ｏ ａｎｉ ｇ ｇ ｏ ｗａ ｅ ｙ ｃ ｎｔ ｃ ｘｉ ｔｏ ｔ ｏ ｔ ｉ ｅ ａ ｄ ａ ｉ
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地下水除铁除锰技术探讨
地下水除铁除锰技术探讨RSS打印复制链接大中小发布时间：2011—04—27 08:27:511、地下水除铁、除锰原理由于铁和锰的性质很相似，所以去除铁和锰的原理也相同,即:用氧化法充分曝气,把水中的溶解态的+2价铁和锰氧化成+3价铁和+4价猛的不溶态化合物,经氧化和絮凝后，生成的铁、锰沉淀物可经过滤而去除，从而达到除铁、除锰的功效。
2、传统地下水除铁、除锰技术长期以来，人们一直使用物理化学的方法去除水中的二价铁和二价锰。
美国从1950年就将锰质绿砂有效的运用到除铁和除锰过程。
2.1曝气氧化法此法是利用空气中的氧气与水中的+2价铁和锰接触，将其氧化成+3价铁和+4价锰的化合物，然后经沉淀，过滤达到除铁、除锰的目的。
此过程去除铁、锰所需的PH值应不低于7。
0，PH值越高，氧化速度越快。
向水中曝气的目的除了提供足够的氧气外，还有去除水中的CO2以提高水的PH.2.2曝气接触氧化法经过曝气，使得含有溶解氧的水通过含有铁质和锰质的活性滤料，在所含铁质和二氧化锰的催化作用下，二价的铁和锰的氧化速率大大加快，进而被活性滤料去除。
其中，活性滤料可以是天然锰砂,也可由普通的砂滤料经熟化而形成.接触氧化法所需的PH值不低于6.0，一般要大于7.0。
此过程曝气的目的是向水中提供足够的氧气。
2。
3氯氧化法氯是比氧更强的氧化剂,当PH大于5.0时,氯就可以迅速的将二价铁和锰氧化成三价铁和四价锰.经滤砂过滤，去除生成的铁、锰絮凝物。
2。
4药剂氧化法药剂氧化法是利用具有强氧化性的化学药剂来氧化水中的二价铁和二价锰。
例如高锰酸钾氧化，氯氧化等.此外，还有生物法去除水中的铁、锰.3、改性滤料的性能改性滤料是在载体（普通石英砂滤料、陶粒滤料或一些表面积大的天然材料）表面涂以金属氧化物或氢氧化物，在水分子存在的条件下，金属氧化物表面具有大量的羟基集团,羟基化后的表面可以与水中的金属离子发生离子交换反应,从而改变原滤料颗粒表面的物理化学性质,以提高滤料的截污能力。
除铁锰方法
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。
除铁除锰装置的原理及流程
除铁除锰装置的原理及流程
一、除铁除锰装置介绍
我国是一个拥有非常丰富地下水资源的国家，但很多地区的地下水是铁锰等物质严重超标，这样的水看似干净，但只要和空气一接触，水中的二价氧就会随即被氧化，变成了三价铁，而三价铁能溶于水。
水中含量达到一定量时，就会有一种腥味，也就是铁锈味，如果这样的水被人们饮用，就会造成铁中毒，而且这样的水如果用于生产，也会对设备造成一定的损坏，像会使一些管道堵塞，使一些设备结垢。
如果想要让生产可以继续，那就必须要对水中的铁锰进行处理。
除铁除锰装置
二、除铁锰装置的工作原理
1、第一步需要运用氧化的方法将离子进行转换，把铁、锰离子从低价的转换成高价的，再通过吸附和过滤等，把水中的铁、锰离子的含量逐渐降低。
用石英砂或者锰砂来作为除铁锰装置里的滤料。
2、源水中如果含有铁锰，就需要在进一步进化之前进行预处理。
以便工艺可以正常进行。
3、除铁锰装置中的曝气可以将水中的二价铁和猛变成高价的，形成不溶于水的物质后，再进行过滤，从而就达到了国家饮用水的标准。
而且滤料还可以进行清洗，可以进行长期的使用了。
三、除铁锰装置工艺流程：
原水通过增压泵的加压进入到射流器中，然后再进入到除铁除锰的装置里，经过三通道预处理，然后由纯水制取设备进行处理后成为纯水。
铁锰复合氧化物催化氧化同步去除水中氨氮、铁、锰机理及关键技术
铁锰复合氧化物催化氧化同步去除水中氨氮、铁、锰机理及关键技术
水中氨氮、铁、锰是常见的水质污染物之一。
它们不仅会对环境
造成污染，还会对人体健康产生危害。
因此，如何高效地去除水中的
氨氮、铁、锰成为了目前水处理领域的研究热点。
铁锰复合氧化物催化氧化同步去除水中氨氮、铁、锰就成为了一
种被广泛研究的方法。
铁锰复合氧化物是一种由铁、锰离子组成的催
化剂，具有很高的反应活性和催化效果。
其主要机理包括两个方面，
一是化学吸附作用，二是氧化作用。
在水中，铁锰复合氧化物与氨氮、铁、锰发生化学吸附，使它们吸附在复合氧化物表面，然后通过催化
氧化反应将其转化为无害的物质。
在铁锰复合氧化物催化氧化同步去除水中氨氮、铁、锰的过程中，有几个关键技术需要注意。
首先，铁锰复合氧化物的材料制备要求高
质量、纯度高；其次，要选择合适的处理工艺，如物化处理、催化处
理等；再次，要进行有效的监测和控制，以确保去除效率和水质稳定
性。
总的来说，铁锰复合氧化物催化氧化同步去除水中氨氮、铁、锰
是一种高效、可行的水处理方法。
通过科学的技术及方法，可以保证
其去除效果和处理效率，同时为保护环境和人类健康作出巨大贡献。