錳砂濾料用于地下水除鐵除錳工藝，錳砂除鐵除錳工作原理

錳砂濾料用于地下水除鐵除錳工藝，錳砂除鐵除錳工作原理     

       地下水除鐵除錳的方法及發展，重點討論了近年來提出的生物除鐵除錳觀點及其與傳統除鐵除錳理論的不同之處，并根據筆者在洞庭湖區的試驗成果分析了生物除鐵除錳理論的疑點，認為微生物除鐵作用很小，生物除錳的作用是存在的，但其機理還有待深入研究。
地下水除鐵除錳的研究在國內已有較長的歷史。上世紀60年代初，我國實驗成功了天然錳砂接觸氧化除鐵工藝，7年代確立了接觸氧化除鐵理論，80年代初，又開發了接觸氧化除錳工藝，并迅速在生產上應用推廣。90年代以來，國內外的學者對傳統的除鐵除錳機理提出了不同的看法，認為地下水中鐵細菌的生物作用是鐵錳去除的主要原因。生物除鐵除錳理論的提出，給除鐵除錳工藝帶來了很多新理論，加深對這些理論的認識，對科學研究和生產實踐都有重要的指導意義。
一、 錳砂濾料除鐵理論與工藝：
     鐵的常見化合價有十2價和十3價，地下水的氧化還原電位比較低，PH值在6.0～7.5之間，這種情況下鐵一般是以Fe2+的形式存在地下水中。鐵的氧化還原電位比氧低，易于被空氣中的氧所氧化，pH值對Fe2+的氧化速率有較大影響，在 pH＞5.5的情況下，地下水的pH值每升高1.0，二價鐵的氧化速度就增大100倍［1］。
（1.） 空氣自然氧化除鐵
　　建國初期，國內地下水除鐵大多采用的自然氧化除鐵工藝。其基本原理是曝氣充氧后將亞鐵氧化為三價鐵，經反應沉淀之后，過濾將其去除。前已述及，提高地下水的pH值能夠大大加快Fe2+氧化為Fe3+的速度。因此，空氣自然氧化工藝通常采用較大曝氣強度，在充氧的同時散除地下水中的游離CO2以提高pH值，曝氣后的pH值一般在7.0以上。盡管如此，空氣自然氧化除鐵工藝所需的停留時間仍較長，約2－3h，且由于三價鐵絮凝體較小。容易穿透濾層，影響水質。另一方面，水中溶解性硅酸與三價鐵氫氧化物形成硅鐵絡合物：
         Fe3+＋Si0（OH）3-1＝FeOSi（OH）32+
       使Fe（OH）3膠體凝聚困難，影響氫氧化鐵的絮凝，難以從水中分離。在地下水堿度較低時，溶解性硅酸對除鐵效果影響尤為顯著。
（2）、 錳砂濾料接觸催化氧化除鐵：
　　接觸氧化除鐵，地下水經過簡單曝氣要絮凝、沉淀而直接進入濾池，在濾料表面催化劑的作用下，亞鐵迅速地氧化為三價鐵，并被濾層截留而去除。由于催化劑的作用，只要處理水的pH值高于6.0，Fe2+就能順利的氧化為Fe3+。我國絕大多數地下水pH值都是高于6.0的，Fe2+的氧化均能迅速完成，這樣就可以簡化曝氣過程。曝氣只需要向水中充氧即可。接觸氧化除鐵工藝的構筑物較為簡單，水力停留時間只需5～30min即可。同時，鐵的去除不受溶解性硅酸價的影響。出水總鐵濃度也隨著過濾時間的增加而減少。在周期時間內，水質會越來越好。
　　接觸氧化除鐵的機理是催化氧化反應，起催化作用的是濾料表面的鐵質活性濾膜。鐵質活性濾膜首先吸附水中的亞鐵離子，被吸附的亞鐵離子在活性濾膜的催化作用下迅速氧化為三價鐵，并且使催化劑再生，反應生成物為催化劑，又參與新的催化反應，鐵質活性濾膜接觸氧化鐵的過程是一個自催化反應過程。