地下水中铁和锰的危害及去除方法

    摘要:简要介绍了地下水中铁和锰的危害,以及几种去除铁锰的工艺方法,指出各种去除方法的优缺点,并在此基础上推荐最佳的工艺流程,以便更好地为人类生产和生活服务。
    关键词:地下水,工艺流程,氧化法，锰砂滤料过滤，除铁除锰锰砂过滤器
    我国有丰富的地下水资源,其中有不少地下水源含有过量的铁和锰称为含铁含锰地下水。地下水中的铁质常以二价铁的形式存在,由于二价铁在水中的溶解度较大所以刚抽上来的含铁地下水仍然清澈透明。但一旦和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从水中析出。铁和锰在水中往往是同时存在的而地下水中特别如此有资料表明地下水中锰的含量大致为铁的1/10,当铁5mg/L~10mg/L时,锰的含量也就相应的大了,但去除锰的问题过去重视不够,主要是因铁和锰的危害是一样的,而一般铁所占的比重大,而锰的测定方法又比较复杂,所以往往把锰的害处归之于铁,误认为水中没有锰存在,因而掩盖了问题的实质。随着社会的发展和科技的进步,人们对铁和锰的危害认识逐渐加深,地下水中过量的铁锰必须去除,以确保工农业生产和人民生活的正常进行。
 1、地下水中铁和锰的危害
    水中含有过量的铁和锰,将给生活饮用水和工业用水带来很大危害。我国生活饮用水卫生标准 规定:铁小于0.3mg/L,锰小0.1mg/L。当原水铁锰含量超过上述标准时,就要进行处理。 水中铁和锰所引起的危害性大致有以下几点；（1)、在生活方面,引起铁味、在白色织物及用具上留下黄斑、染黄卫生用具,严重的情形会使自来水变成!（2）、在工业上,当作为洗涤用水或生产原料时,会降低产品的光泽及颜色等质量,如纺织、印染、针织、造纸等行业。（3)、在管道方面会引起管壁上积累铁锰沉淀物而降低输水能力,沉淀物剥落下来时,会发生自来水在短期内变!黑水?或!黄汤?的问题,甚至堵塞水表和一些用水设备。当水中引起铁细菌大量繁殖时,情况更为严重。（4)、危害水处理过程,例如在滤料和离子交换树脂上面包一层铁锰沉淀物时就会影响正常的运行,在电渗析交换膜上发生沉淀时危害性尤其大。 
 2、去除铁和锰的基本方法
  2.1、除铁的基本方法 针对不同的含铁形式和水质特点,处理的方法也是不同的,处理的方法可以归纳为列5种:（1）、混凝沉淀锰砂过滤；地面水中所含悬浮状态的含铁化合物可 以结合除浑浊度的混凝沉淀法去除掉,但要参照除铁的特点来设计混凝沉淀系统,即要求pH值最好在8.5~9.6范围内。（2）、离子交换法。水中溶解的Fe 2+ 可以用离子交换法去除,去 除的过程和软化一样。这种方法只适用于水同时还需要软化的时候,并且要求水中无溶解氧,防止Fe2+氧化成Fe3+。（3）、稳定处理。把铁锰保持在溶解状态,称为稳定处理。这是一种最简单的处理方法,适用于地下水溶解性铁、锰含量约在0.5mg/L~2mg/L范围内。1mg/L铁、锰总量投加2mg/L聚磷酸钠,但最低剂量为2mg/L。聚磷酸钠最好直接投入井中,但也有加在其他地点的例子。稳定处理可以使铁和锰在一周内不沉淀,但在水烧开的情况下仍可能出现沉淀物而使水变色。（4）、化学沉淀。这种方法类似加石灰软化产生碳酸钙沉淀的方法。加石灰后水中产生碳酸铁,并从水中沉淀出来,然后由过滤法直接去除。pH值在8.0~8.5范围内就可以发生反应,但要求水中没有氧气,所以要求一个密闭的压力混合反应器和压力滤池系统。这是一个新颖的方法,虽然很少报道,但很简单,并在生产中已有成功的经验。（5)、氧化法。这个方法的原理是利用空气中的O2先把Fe2+氧化为Fe3+,后者再与水中的氢氧根作用形成Fe(OH)3,然后沉淀析出而被锰砂过滤去除。这个方法应用较广,并且有许多不同的体现。以上几个处理方法中,除了化学沉淀法外,都是比较常用的。这些方法还可以组合起来使用。处理方法的选择由铁的存在形式、含量、处理后的残余量及原水的其他杂质含量处理试验结果得出,试验应该在现场用原水进行,要特别注意水样的真实性,水中溶解氧的变化会影响处理效果。处理试验可以包括上面几种方法,但一般对地下水只进行氧化处理的试验。
2.2、除锰的基本方法
    锰的危害是由于溶解在水中的Mn2+被空气氧化为MnOOH沉淀物,在水中产生色度。除锰的原理是使溶解的Mn2+氧化成不溶解的MnO2,从水中除掉。除锰的方法和除铁的方法类似。当原水中铁和锰同时存在时,在去除铁过程中也去除一部分锰,去除锰的反应条件比去除铁的条件要求更高,所以,去除锰的同时能达到去除铁的目的。去除锰仍可采用混凝沉淀、稳定处理以及氧化锰砂滤料过滤等方法。
3、去除铁和锰的工艺流程
在工程实践中,一般先除铁后除锰,只有当原水中铁锰含量较低时,方可在同一滤层中被去除。对于铁和锰共存的地下水。