浅谈地下水中铁锰的去除

科技论坛我国有着丰富的地下水资源，与地表水相比，地下水水质较好、不易受到污染，使用起来更加安全可靠。但地下水中通常都会含有铁和锰，《生活饮用水卫生标准》（GB5479-2006）中对铁的限值为含量小于0.3mg/L，锰的限值为含量小于0.1mg/L；而农村小型集中供水部分水质指标中铁的限值为含量小于0.5mg/L，锰的限值为含量小于0.3mg/L，相应的扩大了限值的区间范围。当水中铁锰含量过高时，将会给人们的生活生产带来很大的危害。本文介绍了含铁锰地下水形成的原因、危害及去除方法。1含铁锰地下水的形成1.1含铁地下水的形成。地壳中的铁质多半分散在各种岩浆岩和沉积岩中，都以难溶性化合物的形态存在。当遇到以下几种情况时，铁质就会大量的融入到地下水中：a.含碳酸的地下水，对岩土层中二价铁的氧化物起溶解作用；b.三价铁的氧化物在还原条件下被还原而溶解于水；c.有机物质对铁质的溶解作用；d.铁的硫化物被溶解而溶于水中。1.2含锰地下水的形成。a.岩石和矿物中锰的氧化物、硫化物、碳酸盐、硅酸盐等化合物溶解于水，使其中含有的锰溶解于水中；b.有机物质对锰质有溶解作用；c.高价锰的氧化物在缺氧的环境中，能被还原为二价锰而溶解于含碳酸的水中。2含铁锰地下水形成的危害铁和锰都是人体所必需的微量元素，只要水中的含量不超标，一般不会对人体造成伤害。但是当水中铁的含量超过0.3mg/L时，水就会变浑浊；当水中铁的含量超过1mg/L时，水就会有铁腥味；清洗衣物可使白色织物变黄；使酿造的饮料变色变味，尤其是锰可使水产生更大的色变；当锅炉、压力容器等设备以含铁量很高的水作为介质时，常造成软化水设备中离子交换树脂中毒，承压设备结褐色坚硬的铁垢、致使其发生变形、爆管事故。因此，除铁、除锰对含高铁锰的水质尤为重要。3含铁锰地下水的去除原理地下水中的铁，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，即会累积于过滤物表面，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。4含铁锰地下水的去除方法当铁与锰共存于地下水中时，在处理过程中存在相互干扰，所以一般在选择处理工艺时，都会根据原水中的铁与锰含量统一进行考虑。因各个工程的地下水水质不一样，所以把握运行工况是很有必要的。目前，去除水中过量的铁和锰主要有以下几种处理方法：4.1曝气氧化法（空气自然氧化法）。曝气氧化法是利用空气中的氧，将水中二价铁氧化成三价铁，经水解后，先生成氢氧化铁胶体，然后逐渐絮凝成絮状沉淀物经普通砂滤池（罐）去除。这种方法的缺点是所需要的水力停留时间较长；三价铁絮凝体较小，容易穿透滤层，影响出水水质；水中的溶解性硅酸与三价铁氢氧化物形成硅铁络合物，影响氢氧化铁的絮凝。4.2曝气两级过滤法。当原水含铁量＞6.0mg/L,含锰量＞1.5mg/L,时，应通过实验研究，必要时可采用曝气两级过滤工艺，以达到铁、锰深度净化的目的，先除铁而后除锰。根据铁、锰氧化还原电位的显著差异，锰比铁难以除去，一级接触过滤氧化除铁，二级过滤除锰。4.3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。4.4生物氧化法。原水经过滤池（滤罐）时，微生物利用水中的溶解氧氧化锰获得能量，不断繁殖并附着于滤料表面，同时二氧化锰也沉积下来，和微生物一起形成了锰质活性滤膜，从而达到除锰的目的。除铁时，铁细菌具有一种特殊的生物酸，能在水中二价铁被溶解氧化的反应中起催化作用，二价铁被氧化后再经过滤层时被截留而去除。5地下水除铁锰工艺的选择参照以上所列地下水除铁锰的方法，根据不同的水质，可以选择不同的工艺，如表1。6结论随着现代工业的发展，地下水不同程度的受到污染，选择好的方法去除地下水中过量的铁和锰，不但可以减少其对人们生产生活带来的危害，同时可以提高水质。现依据以上工艺设计的工程均已经投入运营，化验出的水质指标完