地下水中鐵和錳的危害及去除方法

    摘要:簡(jiǎn)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(yōu)缺點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上推薦最佳的工藝流程,以便更好地為人類(lèi)生產(chǎn)和生活服務(wù)。
    關(guān)鍵詞:地下水,工藝流程,氧化法，錳砂濾料過(guò)濾，除鐵除錳錳砂過(guò)濾器
    我國(guó)有豐富的地下水資源,其中有不少地下水源含有過(guò)量的鐵和錳稱(chēng)為含鐵含錳地下水。地下水中的鐵質(zhì)常以二價(jià)鐵的形式存在,由于二價(jià)鐵在水中的溶解度較大所以剛抽上來(lái)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(jià)鐵便被空氣中的氧氣氧化生成難溶于水的三價(jià)鐵的氫氧化物而從水中析出。鐵和錳在水中往往是同時(shí)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(dāng)鐵5mg/L~10mg/L時(shí),錳的含量也就相應(yīng)的大了,但去除錳的問(wèn)題過(guò)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(cè)定方法又比較復(fù)雜,所以往往把錳的害處歸之于鐵,誤認(rèn)為水中沒(méi)有錳存在,因而掩蓋了問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人們對(duì)鐵和錳的危害認(rèn)識(shí)逐漸加深,地下水中過(guò)量的鐵錳必須去除,以確保工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活的正常進(jìn)行。
 1、地下水中鐵和錳的危害
    水中含有過(guò)量的鐵和錳,將給生活飲用水和工業(yè)用水帶來(lái)很大危害。我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定:鐵小于0.3mg/L,錳小0.1mg/L。當(dāng)原水鐵錳含量超過(guò)上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí),就要進(jìn)行處理。 水中鐵和錳所引起的危害性大致有以下幾點(diǎn)；（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(wèi)生用具,嚴(yán)重的情形會(huì)使自來(lái)水變成!（2）、在工業(yè)上,當(dāng)作為洗滌用水或生產(chǎn)原料時(shí),會(huì)降低產(chǎn)品的光澤及顏色等質(zhì)量,如紡織、印染、針織、造紙等行業(yè)。（3)、在管道方面會(huì)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(lái)時(shí),會(huì)發(fā)生自來(lái)水在短期內(nèi)變!黑水?或!黃湯?的問(wèn)題,甚至堵塞水表和一些用水設(shè)備。當(dāng)水中引起鐵細(xì)菌大量繁殖時(shí),情況更為嚴(yán)重。（4)、危害水處理過(guò)程,例如在濾料和離子交換樹(shù)脂上面包一層鐵錳沉淀物時(shí)就會(huì)影響正常的運(yùn)行,在電滲析交換膜上發(fā)生沉淀時(shí)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(duì)不同的含鐵形式和水質(zhì)特點(diǎn),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(guò)濾；地面水中所含懸浮狀態(tài)的含鐵化合物可 以結(jié)合除渾濁度的混凝沉淀法去除掉,但要參照除鐵的特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)混凝沉淀系統(tǒng),即要求pH值最好在8.5~9.6范圍內(nèi)。（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(guò)程和軟化一樣。這種方法只適用于水同時(shí)還需要軟化的時(shí)候,并且要求水中無(wú)溶解氧,防止Fe2+氧化成Fe3+。（3）、穩(wěn)定處理。把鐵錳保持在溶解狀態(tài),稱(chēng)為穩(wěn)定處理。這是一種最簡(jiǎn)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(nèi)。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(diǎn)的例子。穩(wěn)定處理可以使鐵和錳在一周內(nèi)不沉淀,但在水燒開(kāi)的情況下仍可能出現(xiàn)沉淀物而使水變色。（4）、化學(xué)沉淀。這種方法類(lèi)似加石灰軟化產(chǎn)生碳酸鈣沉淀的方法。加石灰后水中產(chǎn)生碳酸鐵,并從水中沉淀出來(lái),然后由過(guò)濾法直接去除。pH值在8.0~8.5范圍內(nèi)就可以發(fā)生反應(yīng),但要求水中沒(méi)有氧氣,所以要求一個(gè)密閉的壓力混合反應(yīng)器和壓力濾池系統(tǒng)。這是一個(gè)新穎的方法,雖然很少報(bào)道,但很簡(jiǎn)單,并在生產(chǎn)中已有成功的經(jīng)驗(yàn)。（5)、氧化法。這個(gè)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(guò)濾去除。這個(gè)方法應(yīng)用較廣,并且有許多不同的體現(xiàn)。以上幾個(gè)處理方法中,除了化學(xué)沉淀法外,都是比較常用的。這些方法還可以組合起來(lái)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(zhì)含量處理試驗(yàn)結(jié)果得出,試驗(yàn)應(yīng)該在現(xiàn)場(chǎng)用原水進(jìn)行,要特別注意水樣的真實(shí)性,水中溶解氧的變化會(huì)影響處理效果。處理試驗(yàn)可以包括上面幾種方法,但一般對(duì)地下水只進(jìn)行氧化處理的試驗(yàn)。
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(chǎn)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(lèi)似。當(dāng)原水中鐵和錳同時(shí)存在時(shí),在去除鐵過(guò)程中也去除一部分錳,去除錳的反應(yīng)條件比去除鐵的條件要求更高,所以,去除錳的同時(shí)能達(dá)到去除鐵的目的。去除錳仍可采用混凝沉淀、穩(wěn)定處理以及氧化錳砂濾料過(guò)濾等方法。
3、去除鐵和錳的工藝流程
在工程實(shí)踐中,一般先除鐵后除錳,只有當(dāng)原水中鐵錳含量較低時(shí),方可在同一濾層中被去除。對(duì)于鐵和錳共存的地下水。