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提要：阐述了天然地下水微量金属离子超标的危害及针对性的降铁、锰处理工艺，以确保处理后含铁、锰量达国家饮用水的规定，确保农村饮水安全。
关键词：微量金属离子 含铁量含锰量除铁锰装置
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、概述
我国很多地区的天然地下水的成分比较复杂，大都含有很高的铁、锰离子，超过了生活饮用水卫生标准。含有铁锰的水有铁腥味，在生活中使用这种水会使得家具上产生棕色锈斑，洗涤衣物时会染上黄色或棕黄色污渍，沉淀在管壁内的铁质会使铁菌生长，以致打开水龙头放出红水，过量的铁、锰离子不能被人体直接利用或对人体健康有害，严重影响生活质量并危害身体健康，在进行净水处理时必须将其去除，在达到允许范围内方可作为饮用水使用。
为了适应生活用水的需要，开发利用含铁含锰地下水资源，我公司开发研制的“活性生物膜接触氧化法除铁除锰装置”应运而生。
二、国家标准中生活饮用水铁、锰含量标准
国家饮用水质量标准（GB5749-2006）规定如下：
铁离子≤0.3mg/L锰离子 ≤0.1mg/L
三、原水水质及铁锰离子的危害
铁离子的危害：铁离子本身对人体无直接的危害，主要的缺点来自视觉和环境污染，水中铁离子含量≥0.3mg/L时，水将变浑浊，含量≥1mg/L时，水出现铁腥味，在洗涤的衣物上留下铁锈斑，在卫生洁具和墙地砖上形成黄色污点且不容清洗。
铁在地下水中主要以二价铁离子存在，一旦接触空气很容易被氧化成三价铁离子，并能在水中迅速形成氢氧化铁产生沉淀，很容易被过滤去除。
锰离子的危害：锰离子在水中常以二价形式存在，二价锰在水中被氧化的速度很慢，所以一般不能使水在接触空气后变浑浊。但是当二价锰被氧化后能产生沉淀，使水的色度增大，其着色能力比铁离子更强，对衣物和器具的污染能力更强，当水中含锰量超过0.3mg/L时将产生异味。
此外，铁锰细菌的存在会造成金属制品（如金属水箱、容器、管道等）的腐蚀。
由于铁、锰离子的去除存在很多共同点，因此地下水的除铁除锰都是同步进行的。
四、地下水除铁技术
1、处理工艺
2、工艺说明
地下水由深井泵提升后进入除铁锰系统，在进入除铁锰装置前，来水经充氧装置注入空气，使水与空气充分接触。水与空气混合后进入除铁锰装置，水中的二价鐵离子和二价锰离子在锰砂（主要是二氧化锰）的催化作用下被氧化成高价物质；同时由于滤料表面的铁锰菌的生物接氧化学作用，“活性生物膜接触氧化”使二价铁离子和二价锰离子更完全、更彻底地被氧化成高价物质，在偏碱性条件下形成氢氧化物而产生沉淀，通过过滤得到去除，从而使水质得到净化，达到生活饮用水标准，以满足用户的用水要求。
在滤料层中同时发生着下述反应：生物化学反应、接触氧化反应和物理截留吸附等作用。
除铁锰装置运行一段时间后需要对设备进行反冲洗，本工艺方案采用经过处理后的净水对运行过的设备进行反冲洗。冲洗干净就可以再投入使用。
本除铁锰系统工艺可连续运行或间断运行。
经除铁锰装置处理后的水直接进入后续水箱。
用户用水由提升泵提升至各使用点。
3、系统设备技术参数
（1）除铁除锰装置3套
规格型号：2NF一体化除铁除锰装置
外形尺寸：φ1800×4200
处理水量： Q=20m3/h
设备技术性能参数：
设计滤速：8-10m/h反洗强度：15-18L/m2s
滤料材质：天然锰砂 滤料高度：1.2m
工作压力：0.6Mpa 设计压力：0.75Mpa
工作温度：4-500C 本体材质：Q235碳钢防腐
进水含铁：≤6mg/L出水含铁：≤0.3mg/L
天然锰砂性能参数：
MnO2≥35%含泥量≤2.3%
密度3.34g/cm3 盐酸可溶率≤3%
堆密度1.9g/cm3破碎率1.7%
磨损率1.0% 粒径2-4 mm
滤料的水浸出液对人体无毒无害
（2）充氧装置3套
型号：AIR-20
（3）反冲洗水泵
设备型号：ISG125-160A
技术性能：Q=180m3/h H=24m N=18.5kw
数量：3套
4、本工艺方案优特点：
a、一次性投资，不需要更换滤料；
b、运行费用低，反洗周期短，每次反洗时间少5min/次；
c、占地面积小，上马快，管理维护简单；
d、设备室外布置即可，不需另设厂房，工程总投资低；
e、工艺成熟，实践经验丰富。
五、系统控制
除铁锰装置的控制要求主要控制除铁锰装置的运行与反洗，手动/自动控制运行。手动控制运行：当监测除铁锰装置出水水质超标时，启动反冲洗泵对除铁锰装置进行反冲洗程序运行。自动控制运行：根据使用情况定时反冲洗再生。
六、安装及运行要点
1.除铁锰装置就放在水平的混凝土基础上，基础应稳固，防止不均匀沉陷；
2.在滤料装填前应认真筛选，筛选后自下而上，由大到小逐层装填；
3.滤料装填完毕应及时进行反冲洗，水流自下而上，将不合格的滤料砂粉
末泥水及时冲走，直至出水澄清才能正式运行；
4.当采用石英砂滤料时，滤池初始应在低滤速下运行，待氧化膜形成后再
逐渐加大滤速；
5.反冲洗周期一般根据处理后水质、压力而定。当进出水压力表的差值达
到设备的允许水头损失值而进行反冲洗，当滤后水中铁含量超出规定值应立即进行反冲洗；
6.反冲洗强度按要求进行，一般历时5-7分钟；
7.设备初期运行阶段，反冲洗水量不宜过大，强度不宜过高，仅以松动滤
料为主，以免影响生物活性滤膜的形成；
8.除铁锰装置的滤料应每年进行翻砂整理，捣碎粘结在一起的大块，并观
察滤层的厚度，如发现滤层减薄，应及时补足滤料，保证出水品质。
七、试运行阶段：
1、启动前准备工作
（1）前续设备（深井水泵等）试运行合格，并确保前续设备系统完好无损；
（2）各动力设备均单体试验合格；各阀门操作灵活无卡涩现象，并处于原始状态；
（3）各滤料已按要求清洗装填完毕；
（4）设备及系统，各连接处均已连接牢固，无泄漏，处于良好的备用状态；
2、启动、运行
开启除铁锰设备的排气阀和进水阀，待排气阀有水流出时，开正洗排水阀下排阀，关闭排气阀；正洗至出水澄清，开出水阀，关闭正洗排水阀，投入运行；
除铁锰设备的手动工作程序按下列步骤进行：运行→反洗→正洗→备用或停运
（1）运行：
设备投入运行一段时间，当除铁锰设备进出水端显示较高压差时（或流量明显减小时），需对除铁锰设备进行反洗。关闭进水阀和出水阀两个运行阀门，进入反洗工序。
（2）反洗：
打开反洗上排阀，然后打开反洗进水阀，反洗时间大约为5min，水反洗进水量通过除铁锰设备反洗进水手动阀调节，以不跑过滤介质为原则。反洗5min左右，至出水清澈为至，关闭反洗进水阀及反洗上排阀，打开排气阀和正洗排水阀，当除铁锰设备内水位下降至滤料层上10~20mm时，关闭底部排水阀。
（3）正洗：
除铁锰设备的排气阀处于开启状态，打开进水阀，待排气阀有水流出时，开正洗排水阀下排阀，关闭排气阀；开始正洗，正洗流量与进水流量相同，至出水澄清，开出水阀，关闭正洗排水阀，设备投入运行，正洗的时间大约为10分钟。
3、停运
先关闭除铁锰设备进水水泵，然后关闭除铁锰设备进水阀，再关闭出水阀，除铁锰设备即停止运行。
八、总结
除铁锰装置在安徽萧县、灵壁、五河、泗县等地区的使用改善了当地农村的用水卫生安全。
关键词：微量金属离子 含铁量含锰量除铁锰装置
中图分类号：F407.4 文献标识码：A 文章编号：
一、概述
我国很多地区的天然地下水的成分比较复杂，大都含有很高的铁、锰离子，超过了生活饮用水卫生标准。含有铁锰的水有铁腥味，在生活中使用这种水会使得家具上产生棕色锈斑，洗涤衣物时会染上黄色或棕黄色污渍，沉淀在管壁内的铁质会使铁菌生长，以致打开水龙头放出红水，过量的铁、锰离子不能被人体直接利用或对人体健康有害，严重影响生活质量并危害身体健康，在进行净水处理时必须将其去除，在达到允许范围内方可作为饮用水使用。
为了适应生活用水的需要，开发利用含铁含锰地下水资源，我公司开发研制的“活性生物膜接触氧化法除铁除锰装置”应运而生。
二、国家标准中生活饮用水铁、锰含量标准
国家饮用水质量标准（GB5749-2006）规定如下：
铁离子≤0.3mg/L锰离子 ≤0.1mg/L
三、原水水质及铁锰离子的危害
铁离子的危害：铁离子本身对人体无直接的危害，主要的缺点来自视觉和环境污染，水中铁离子含量≥0.3mg/L时，水将变浑浊，含量≥1mg/L时，水出现铁腥味，在洗涤的衣物上留下铁锈斑，在卫生洁具和墙地砖上形成黄色污点且不容清洗。
铁在地下水中主要以二价铁离子存在，一旦接触空气很容易被氧化成三价铁离子，并能在水中迅速形成氢氧化铁产生沉淀，很容易被过滤去除。
锰离子的危害：锰离子在水中常以二价形式存在，二价锰在水中被氧化的速度很慢，所以一般不能使水在接触空气后变浑浊。但是当二价锰被氧化后能产生沉淀，使水的色度增大，其着色能力比铁离子更强，对衣物和器具的污染能力更强，当水中含锰量超过0.3mg/L时将产生异味。
此外，铁锰细菌的存在会造成金属制品（如金属水箱、容器、管道等）的腐蚀。
由于铁、锰离子的去除存在很多共同点，因此地下水的除铁除锰都是同步进行的。
四、地下水除铁技术
1、处理工艺
2、工艺说明
地下水由深井泵提升后进入除铁锰系统，在进入除铁锰装置前，来水经充氧装置注入空气，使水与空气充分接触。水与空气混合后进入除铁锰装置，水中的二价鐵离子和二价锰离子在锰砂（主要是二氧化锰）的催化作用下被氧化成高价物质；同时由于滤料表面的铁锰菌的生物接氧化学作用，“活性生物膜接触氧化”使二价铁离子和二价锰离子更完全、更彻底地被氧化成高价物质，在偏碱性条件下形成氢氧化物而产生沉淀，通过过滤得到去除，从而使水质得到净化，达到生活饮用水标准，以满足用户的用水要求。
在滤料层中同时发生着下述反应：生物化学反应、接触氧化反应和物理截留吸附等作用。
除铁锰装置运行一段时间后需要对设备进行反冲洗，本工艺方案采用经过处理后的净水对运行过的设备进行反冲洗。冲洗干净就可以再投入使用。
本除铁锰系统工艺可连续运行或间断运行。
经除铁锰装置处理后的水直接进入后续水箱。
用户用水由提升泵提升至各使用点。
3、系统设备技术参数
（1）除铁除锰装置3套
规格型号：2NF一体化除铁除锰装置
外形尺寸：φ1800×4200
处理水量： Q=20m3/h
设备技术性能参数：
设计滤速：8-10m/h反洗强度：15-18L/m2s
滤料材质：天然锰砂 滤料高度：1.2m
工作压力：0.6Mpa 设计压力：0.75Mpa
工作温度：4-500C 本体材质：Q235碳钢防腐
进水含铁：≤6mg/L出水含铁：≤0.3mg/L
天然锰砂性能参数：
MnO2≥35%含泥量≤2.3%
密度3.34g/cm3 盐酸可溶率≤3%
堆密度1.9g/cm3破碎率1.7%
磨损率1.0% 粒径2-4 mm
滤料的水浸出液对人体无毒无害
（2）充氧装置3套
型号：AIR-20
（3）反冲洗水泵
设备型号：ISG125-160A
技术性能：Q=180m3/h H=24m N=18.5kw
数量：3套
4、本工艺方案优特点：
a、一次性投资，不需要更换滤料；
b、运行费用低，反洗周期短，每次反洗时间少5min/次；
c、占地面积小，上马快，管理维护简单；
d、设备室外布置即可，不需另设厂房，工程总投资低；
e、工艺成熟，实践经验丰富。
五、系统控制
除铁锰装置的控制要求主要控制除铁锰装置的运行与反洗，手动/自动控制运行。手动控制运行：当监测除铁锰装置出水水质超标时，启动反冲洗泵对除铁锰装置进行反冲洗程序运行。自动控制运行：根据使用情况定时反冲洗再生。
六、安装及运行要点
1.除铁锰装置就放在水平的混凝土基础上，基础应稳固，防止不均匀沉陷；
2.在滤料装填前应认真筛选，筛选后自下而上，由大到小逐层装填；
3.滤料装填完毕应及时进行反冲洗，水流自下而上，将不合格的滤料砂粉
末泥水及时冲走，直至出水澄清才能正式运行；
4.当采用石英砂滤料时，滤池初始应在低滤速下运行，待氧化膜形成后再
逐渐加大滤速；
5.反冲洗周期一般根据处理后水质、压力而定。当进出水压力表的差值达
到设备的允许水头损失值而进行反冲洗，当滤后水中铁含量超出规定值应立即进行反冲洗；
6.反冲洗强度按要求进行，一般历时5-7分钟；
7.设备初期运行阶段，反冲洗水量不宜过大，强度不宜过高，仅以松动滤
料为主，以免影响生物活性滤膜的形成；
8.除铁锰装置的滤料应每年进行翻砂整理，捣碎粘结在一起的大块，并观
察滤层的厚度，如发现滤层减薄，应及时补足滤料，保证出水品质。
七、试运行阶段：
1、启动前准备工作
（1）前续设备（深井水泵等）试运行合格，并确保前续设备系统完好无损；
（2）各动力设备均单体试验合格；各阀门操作灵活无卡涩现象，并处于原始状态；
（3）各滤料已按要求清洗装填完毕；
（4）设备及系统，各连接处均已连接牢固，无泄漏，处于良好的备用状态；
2、启动、运行
开启除铁锰设备的排气阀和进水阀，待排气阀有水流出时，开正洗排水阀下排阀，关闭排气阀；正洗至出水澄清，开出水阀，关闭正洗排水阀，投入运行；
除铁锰设备的手动工作程序按下列步骤进行：运行→反洗→正洗→备用或停运
（1）运行：
设备投入运行一段时间，当除铁锰设备进出水端显示较高压差时（或流量明显减小时），需对除铁锰设备进行反洗。关闭进水阀和出水阀两个运行阀门，进入反洗工序。
（2）反洗：
打开反洗上排阀，然后打开反洗进水阀，反洗时间大约为5min，水反洗进水量通过除铁锰设备反洗进水手动阀调节，以不跑过滤介质为原则。反洗5min左右，至出水清澈为至，关闭反洗进水阀及反洗上排阀，打开排气阀和正洗排水阀，当除铁锰设备内水位下降至滤料层上10~20mm时，关闭底部排水阀。
（3）正洗：
除铁锰设备的排气阀处于开启状态，打开进水阀，待排气阀有水流出时，开正洗排水阀下排阀，关闭排气阀；开始正洗，正洗流量与进水流量相同，至出水澄清，开出水阀，关闭正洗排水阀，设备投入运行，正洗的时间大约为10分钟。
3、停运
先关闭除铁锰设备进水水泵，然后关闭除铁锰设备进水阀，再关闭出水阀，除铁锰设备即停止运行。
八、总结
除铁锰装置在安徽萧县、灵壁、五河、泗县等地区的使用改善了当地农村的用水卫生安全。