地下水中鐵和錳的危害及去除方法

    摘要:簡要介紹了地下水中鐵和錳的危害,以及幾種去除鐵錳的工藝方法,指出各種去除方法的優缺點,并在此基礎上推薦最佳的工藝流程,以便更好地為人類生產和生活服務。
    關鍵詞:地下水,工藝流程,氧化法，錳砂濾料過濾，除鐵除錳錳砂過濾器
    我國有豐富的地下水資源,其中有不少地下水源含有過量的鐵和錳稱為含鐵含錳地下水。地下水中的鐵質常以二價鐵的形式存在,由于二價鐵在水中的溶解度較大所以剛抽上來的含鐵地下水仍然清澈透明。但一旦和空氣接觸水中的二價鐵便被空氣中的氧氣氧化生成難溶于水的三價鐵的氫氧化物而從水中析出。鐵和錳在水中往往是同時存在的而地下水中特別如此有資料表明地下水中錳的含量大致為鐵的1/10,當鐵5mg/L~10mg/L時,錳的含量也就相應的大了,但去除錳的問題過去重視不夠,主要是因鐵和錳的危害是一樣的,而一般鐵所占的比重大,而錳的測定方法又比較復雜,所以往往把錳的害處歸之于鐵,誤認為水中沒有錳存在,因而掩蓋了問題的實質。隨著社會的發展和科技的進步,人們對鐵和錳的危害認識逐漸加深,地下水中過量的鐵錳必須去除,以確保工農業生產和人民生活的正常進行。
 1、地下水中鐵和錳的危害
    水中含有過量的鐵和錳,將給生活飲用水和工業用水帶來很大危害。我國生活飲用水衛生標準 規定:鐵小于0.3mg/L,錳小0.1mg/L。當原水鐵錳含量超過上述標準時,就要進行處理。 水中鐵和錳所引起的危害性大致有以下幾點；（1)、在生活方面,引起鐵味、在白色織物及用具上留下黃斑、染黃衛生用具,嚴重的情形會使自來水變成!（2）、在工業上,當作為洗滌用水或生產原料時,會降低產品的光澤及顏色等質量,如紡織、印染、針織、造紙等行業。（3)、在管道方面會引起管壁上積累鐵錳沉淀物而降低輸水能力,沉淀物剝落下來時,會發生自來水在短期內變!黑水?或!黃湯?的問題,甚至堵塞水表和一些用水設備。當水中引起鐵細菌大量繁殖時,情況更為嚴重。（4)、危害水處理過程,例如在濾料和離子交換樹脂上面包一層鐵錳沉淀物時就會影響正常的運行,在電滲析交換膜上發生沉淀時危害性尤其大。 
 2、去除鐵和錳的基本方法
  2.1、除鐵的基本方法 針對不同的含鐵形式和水質特點,處理的方法也是不同的,處理的方法可以歸納為列5種:（1）、混凝沉淀錳砂過濾；地面水中所含懸浮狀態的含鐵化合物可 以結合除渾濁度的混凝沉淀法去除掉,但要參照除鐵的特點來設計混凝沉淀系統,即要求pH值最好在8.5~9.6范圍內。（2）、離子交換法。水中溶解的Fe 2+ 可以用離子交換法去除,去 除的過程和軟化一樣。這種方法只適用于水同時還需要軟化的時候,并且要求水中無溶解氧,防止Fe2+氧化成Fe3+。（3）、穩定處理。把鐵錳保持在溶解狀態,稱為穩定處理。這是一種最簡單的處理方法,適用于地下水溶解性鐵、錳含量約在0.5mg/L~2mg/L范圍內。1mg/L鐵、錳總量投加2mg/L聚磷酸鈉,但最低劑量為2mg/L。聚磷酸鈉最好直接投入井中,但也有加在其他地點的例子。穩定處理可以使鐵和錳在一周內不沉淀,但在水燒開的情況下仍可能出現沉淀物而使水變色。（4）、化學沉淀。這種方法類似加石灰軟化產生碳酸鈣沉淀的方法。加石灰后水中產生碳酸鐵,并從水中沉淀出來,然后由過濾法直接去除。pH值在8.0~8.5范圍內就可以發生反應,但要求水中沒有氧氣,所以要求一個密閉的壓力混合反應器和壓力濾池系統。這是一個新穎的方法,雖然很少報道,但很簡單,并在生產中已有成功的經驗。（5)、氧化法。這個方法的原理是利用空氣中的O2先把Fe2+氧化為Fe3+,后者再與水中的氫氧根作用形成Fe(OH)3,然后沉淀析出而被錳砂過濾去除。這個方法應用較廣,并且有許多不同的體現。以上幾個處理方法中,除了化學沉淀法外,都是比較常用的。這些方法還可以組合起來使用。處理方法的選擇由鐵的存在形式、含量、處理后的殘余量及原水的其他雜質含量處理試驗結果得出,試驗應該在現場用原水進行,要特別注意水樣的真實性,水中溶解氧的變化會影響處理效果。處理試驗可以包括上面幾種方法,但一般對地下水只進行氧化處理的試驗。
2.2、除錳的基本方法
    錳的危害是由于溶解在水中的Mn2+被空氣氧化為MnOOH沉淀物,在水中產生色度。除錳的原理是使溶解的Mn2+氧化成不溶解的MnO2,從水中除掉。除錳的方法和除鐵的方法類似。當原水中鐵和錳同時存在時,在去除鐵過程中也去除一部分錳,去除錳的反應條件比去除鐵的條件要求更高,所以,去除錳的同時能達到去除鐵的目的。去除錳仍可采用混凝沉淀、穩定處理以及氧化錳砂濾料過濾等方法。
3、去除鐵和錳的工藝流程
在工程實踐中,一般先除鐵后除錳,只有當原水中鐵錳含量較低時,方可在同一濾層中被去除。對于鐵和錳共存的地下水。