地下水除铁除锰的技术分析

　　地下水除铁除锰方法主要有：加碱调pH值、强氧化剂氧化法、离●子交换法、臭氧氧化法、磁分离法等。地下水除铁除锰理论及技术的发展在我国大体经历了自然☉氧化法、曝气接触氧化法、生物除锰3个阶段。前两种方法◥工艺流程复杂、管理难度大、运行费用∞高;生物法菌种培养费用较高,菌种培养、驯化需要较长时间,操作复杂,工程中推广较难。随ぷ着对铁锰氧化机理研究的不断深入，已开发出多种地下水除铁除锰技术ㄨ，目前常用的主要有以下几种工艺方法。

　　1、自然氧化法

　　自然氧化法除铁除锰就是以空气中的氧气作为氧化剂，地下水经过充分的曝气充氧后，将Fe2+氧化为Fe3+，并以氢氧化物沉淀的形式析出，再通过沉淀、过滤得以去除∩，自然氧◥化除锰时，由于Mn2+的氧化还原电位高于Fe2+，所以在pH>9.0时，氧化速率才明显加快，而一般地下水的pH值为6.O～7.5，仅靠曝气散除C02以提高pH值的常规方法很难将水的pH提高到9.O以上，所以除锰必须另◤外投加碱。自然氧化法工艺通常由曝气、反应沉淀、过滤组成，其特点是：工艺过程复杂，设备庞大，处理效果不稳定▓，工程投资高。因此从60年代起逐步被接触氧化法所代替。

　　2、接触氧化法

　　地下水经曝气后，直接进入滤池过滤，随着运行时间▽的加长，滤料上逐步被铁锰氧化物包覆而形成对地下水中Fe2+、M铲+的氧化有自催化作用的“活性滤膜”。接触氧化法就是指通过活性滤膜的催化氧化作用将Fe2+、Mn2+氧化︻的工艺过程。接触氧化法是对自◢然氧化法的一大改进。简化了自然氧化法的工艺流程，提高了除铁除锰的效果和稳定性，但除铁效果★较好，但除锰效果较差，除锰机理有待于进一步发展与完善，尤其是当水中有铁锰的络合物时。地下水中铁锰共存时，一般先除铁后除锰，在铁锰含△量都比较低的情况下(原水含铁浓度<2mg/L，含锰浓度<1.5mg/L)，单级接触氧化除铁除锰工艺可以同时去除铁锰;当原水铁锰含量较高时(含铁浓度>10mg/L，含锰浓度>3mg/L)，需要采用两级接触氧化除铁除锰工艺才能完成铁锰的去●除。

　　3、生物法

　　生物法♂是我国八十年代末发展起来的地下水除铁除锰新方法，即利用铁细菌生物氧化作用，以期对难ζ　以氧化的锰获得良好去除效果，并迸一步降低工程投资及制水成本。生物法的一些优势使其成为地下水除铁除锰的一个新的发展方向。但由于还存在着大量实际应用程度的问题尚待解＠决，因此至今还未在实际工程中得』到普遍应用，还存在很多问题。目前生物除锰的机理还处于较初级的实验研究阶段。

　　4、强氧化剂氧化法

　　地下水中的铁锰通常是以还原态存在的，因此采用强氧化剂◥可快速使其氧化，并且氧化过程通常不受水中其它杂质的影响。具有高效、及时、快速、彻底的优点。一般常用于水处理的强氧化【剂有：臭氧、高锰酸钾、氯和二氧化氯。都可以对水中的铁锰进行氧化，但各种氧化剂的特性不同，应用条件也不相同。

　　5、臭氧氧化法

　　臭氧是◥一种很强的氧化剂，可以在比「较低的pH(6.5以下)和无催化的条件下，使水中的二价铁和锰完全氧化。研究表明，当地下水中含有自然有机质(NOM)腐殖质和富里酸时，会在很大程度上影响臭氧氧化效果。并且≡在用臭氧进行水处理的过程中，要特别注意臭氧的投加量，若臭氧过量，会使水中的二价▆锰被氧化为高锰酸根而使水呈现粉红色，还需要进行还原过滤，从而增加处理㊣难度。另外水源中的溴化物与臭氧生成溴酸盐是危险反应，大量资料已证明溴酸盐是一》种潜在的致癌物。臭氧的主要特性是反应迅速，无持续性。而臭氧在水中的溶解度较低，当含铁锰的地下水较为浑浊时，臭氧与水的混合如不充分，则会大大降低臭氧对铁锰的氧化作用。另外目前臭氧发生装◢置昂贵、操作复杂，耗电量大，运行费用高。

　　6、高锰酸钾氧化法

　　高锰酸钾能迅速将二价铁(Fe2+)氧№化为三价铁(Fe3+)，而且在微酸性和中性条件下将二价锰离子(Mn2+)迅速氧化为二氧化锰(Mn02)，而高锰酸╳钾本身则还原为Mn02，生成的Mn02经混凝沉淀过滤去除。使用高锰酸钾时，特别注意高ξ锰酸钾的投量，投量过低不能将所有的铁锰氧化，而投量过多则会引起水呈现粉红色。此外，高锰酸钾引起的沉淀在过滤床上会产生泥球很难去除，降低了滤床过滤效果。

　　7、氯氧化法

　　氯是♂最常用的水处理氧化剂之一，具有成本低、工艺成熟的优点。其对水中的铁通︾常具有较高的氧化去除效果，但对地下水除锰，在中性条件下，一般氧化速度极慢★，投氯量需要高达5一lOmg/L时才有效，当水中的pH提高到9.O以上时，除锰反应速度才会明显加快。氯』氧化通常会受到水中氨氮、有机质卐等的影响。当原水中存在自然有机质(NOM)时，预氯化会生成大量有机消毒副产物(ODBPs)，如三卤甲烷(THMs)和卤乙酸(HAAs)等。因此目前氯作为预氧化剂已受到限制。另外氯会与水中的氨氮反应，降低氯的氧化〓性能，使氯氧化除铁除锰的效率降低。

　　8、二氧化氯氧化法

　　二◤氧化氯氧化性远远大于氯气，对水中二价铁和二价锰能迅速氧化，形成不溶性沉淀。一般与∑水接触反应5min以后，用孔径O.45um滤纸能把这些氧化物滤除99%以上。二氧化氯在水处理过程中一般不与水中的有机物氯化形成「氯代副产物(DBPs)，也不与氨氮反应△。因此常用来作为水处理预氧化的首选氧化剂。本研究也是在此基础上，以二氧化氯预氧化工艺来探讨去除水中铁锰的技术参数和控制条件。

　　9、天然锰砂滤㊣　料在除铁除锰水处理中的应用

　　锰砂滤料是选用块状〖锰矿和天然锰砂作原料，经破碎筛选而成。外观粗糙、呈褐色，锰砂的主要成份是MnO2，含量在25-40%之间。锰砂滤料可用于←地下水、自来水含锰含铁超标过滤及电力、油田、印染、造纸、制药、化工等工业水处理，确保滤后水质符合国家标●准。它是Fe2+氧化成Fe3+的良好催化剂，含锰量(以MnO2计，下同)不小于30%的天然锰砂滤料，既可用╲于地下水除铁，又可用于地下水除锰;含锰量为20% ~ 30%的锰砂滤料，只宜用于地下水除铁，含锰量低于20%的则不宜采用吸附法是近年来水处理工艺中采用较为普遍的方〓法,具有○使用简便、经济、稳定等特点。为了克服上述除铁、锰方↓法的缺点,开发对铁锰具有良好吸附能力的水处理材料具有重要意义。