除鐵錳技術(shù)傳統(tǒng)工藝介紹
一、緒言
    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。 
    水中含鐵量較高時，水有鐵腥味，影響水的口味，作為造紙、紡織、印染、化工和皮革精致等生產(chǎn)用水，會降低產(chǎn)品質(zhì)量；含鐵水可使家庭用具如瓷盆和浴缸發(fā)生銹斑，洗滌衣物會出現(xiàn)黃色或棕黃色斑漬；鐵質(zhì)沉淀物Fe2O3會滋長鐵細菌，阻塞管道，有時會出現(xiàn)紅水。而含錳量較高的水所發(fā)生的問題與含鐵量高的情況相類似，例如：使水有色、嗅、味，損害紡織、造紙、釀造、食品等工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量，家用器具會污染成棕色或黑色，洗滌衣物會有微黑色或淺灰色斑漬。為此我國《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-85）規(guī)定，鐵、錳濃度分別不得超過0.3mg/L和0.1mg/L,超過標準的原水須經(jīng)除鐵除錳處理。
二、地下水除鐵除錳方法
地下水除鐵除錳的方法很多，但一般都利用同一原理，即利用氧化劑（如錳砂）將溶解狀態(tài)的二價鐵或二價錳分別氧化成不溶解的三價鐵或四價錳的化合物，再經(jīng)過濾予以去除。
4Fe2++O2+10H2O →4Fe(OH)3+8H+
2Mn2++O2+2H2O →2MnO2+4H+
傳統(tǒng)除鐵工藝流程一般由曝氣、氧化反應沉淀和過濾三部分組成。曝氣是使含鐵地下水與空氣充分接觸，讓空氣中的氧溶入水中，同時大量散除地下水中的CO2以提高水的PH，加快亞鐵離子的氧化速度。氧化反應沉淀是讓水在反應沉淀池內(nèi)停留相當長的時間，使水中的亞鐵離子被溶解氧全部氧化為三價鐵，并絮凝生成沉淀物。由于地下水中的亞鐵離子的氧化反應一般比較緩慢，所以要求水在池中的停留時間較長，從而需要比較龐大的反應沉淀池容積。反應沉淀后，水中還殘留著許多鐵質(zhì)懸浮物，需經(jīng)石英砂濾池過濾。
三、生物接觸法除鐵除錳設備的設計與運行
含鐵、錳水質(zhì)的地下水源設備，其處理方法多采用自然氧化和天然錳砂接觸氧化工藝，不僅處理流程復雜，出水水質(zhì)也難以得到保證。采用生物固錳除錳技術(shù)設計建設的設備，不僅簡化了工藝，也使處理后的水質(zhì)有了較大的提高。原水屬普通含碳酸型地下水水質(zhì)，這種水質(zhì)不存在除鐵除錳原水堿度不足及硅酸干擾問題。因此選擇接觸氧化法除鐵、除錳工藝，原水經(jīng)跌水曝氣充氧后，由于曝氣強度不大，pH值仍在中性域內(nèi)，水中Fe2+離子在通過濾床時與“濾膜”充分接觸，被氧化成Fe3+離子，從而被濾層截留，可以達到除鐵的目的。但除錳按照給水設計規(guī)范GBJ13—86要求：Fe>2.0mg/L(北方)、Mn>1.5mg/L時，均要采用一級過濾除鐵、二級過濾除錳的“二級過濾”工藝。這種工藝流程需要對第一級濾后水的Fe2+離子含量進行監(jiān)控，保證在下一級除錳濾床中有足夠的Fe2+離子才能使“濾膜”保持活性，達到除錳的效果。
在北方地區(qū)，當原水中鐵含量為10mg/L以下，錳含量在1.3mg/L的情況下，選擇一級過濾流程仍十分有效。就是說，采用生物接觸濾池的一級處理流程，鐵的處理范圍可突破《規(guī)范》給出的界定值，且還可增大濾速，除鐵效果良好。應當引起重視的是除錳要比除鐵困難得多，當原水錳含量<1.5mg/L時，采用一級處理流程是可行的，但錳含量若突破1.5mg/L須加強運行管理，加強微生物數(shù)量的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)微生物呈數(shù)量級下降，就會出現(xiàn)“漏錳”現(xiàn)象，
        生物濾池的運行成功與否關(guān)鍵在初期的生物培養(yǎng)階段，如果水溫、濾速、反沖洗強度控制得當，短則一個月(錳砂濾料)即可完成生物的培養(yǎng)、繁殖、成長，達到穩(wěn)定；反之，會長時間無生物繁殖或微生物的生長繁殖每mL砂中達不到10.5～10.6數(shù)量級，影響設備的運行和效益。在有條件的地方，還可以采取接種含有除錳能力的菌種，加速繁殖，縮短周期。
  濾池中鐵細菌的活性增長通常要經(jīng)過三個生長周期得以實現(xiàn)，不同濾料都可以作為截留鐵泥的載體繁殖微生物，只是濾砂介質(zhì)不同，鐵細菌的生長周期不同。據(jù)模型試驗得出，生物培養(yǎng)期：濾速低于2m/h，出水指標合格，石英砂濾料約需90d，雙層無煙煤飽和濾料約需60d，而錳砂濾料在生物培養(yǎng)期由于有較強的除錳吸附能力，表現(xiàn)得不明顯；生物成長期：濾速在2～5m/h逐級上調(diào)階段，達到各出水指標合格，石英砂濾料約需100～120d，雙層濾料約需60～90d，錳砂濾料約需30～50d；生物穩(wěn)定期：濾速達到設計值5m/h，濾層內(nèi)細菌計數(shù)每mL砂中含幾十萬到上百萬個細菌，菌團新鮮并具有強盛的繁殖代謝能力，說明微生物生長穩(wěn)定，生物濾池已經(jīng)成熟，耐沖擊負荷，出水各項指標合格，標志調(diào)試階段結(jié)束，設備即可進入正常生產(chǎn)階段。
工藝設計參數(shù)的選擇
  ① 曝氣強度不易過高，pH值達到6.0以上即可。跌水曝氣是一種簡單而有效的形式，跌水高度1.0～1.3m，單寬流量40m3/(h?m)，溶氧量可達飽和值的26.5%～35.4%。
  ② 生物濾池的濾速不易選擇過大，以5～7m/h為佳，濾料填裝高度應考慮到生物包裹濾料顆粒增大而使濾層增厚的現(xiàn)象，反沖洗強度控制在18L/(m2?s)為宜。濾料以馬山錳砂濾料為好，但受到條件限制時也可選用其它濾料，差異是濾料成熟期不同，但均能收到效果。
  ③ 反沖洗水不得含氯。大多數(shù)設備反沖洗水直接取自清水池，清水池中含氯水對濾池的反沖洗有助于氧化清除濾料表面截留物。然而生物濾池的反沖洗水不得采用含氯水，尤其是生物培養(yǎng)初期會抑制生物的生長繁殖，忽略了這一點，生物濾池的設置將不會成功。
  ④ 除鐵、錳的同時去除氨氮。通過運行效果測定，生物濾池內(nèi)的生物作用不僅使除鐵、除錳效果良好，而且對氨氮類物質(zhì)有一定的去除能力，且去除效率穩(wěn)定。因此，對遭受氨氮類物質(zhì)微污