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水是地球上生命存在和繁衍最重要的物質基礎，也是人類賴以生存與發展的重要物質保證。地球上大約有14億立方公里的水，但其中有97%以上是不適合人類使用的海水，淡水只有3%，而淡水中約有77.2%被儲藏在冰帽和冰川中，22.4%是地下水和土壤水，僅有極少部分為地表淡水，也就是說只有0.35%儲藏在湖泊和沼澤中，而河水儲量不及0.01%。從這個意義上說，可供人類利用的水資源其實并不充裕。為解決水危機，人類把眼光投向了地下水。地下水作為人類生存空間的主要組成部分，為人類提供了大量優質的淡水資源。尋找和開發地下水源同樣受到我國政府的重視。目前，我國不少地區和城市仍以地下水為主要水源。
由于受原生地質環境的影響，使流經不同地層的地下水含有許多物質，鐵和錳就是這些物質中最為普遍的金屬元素。這些元素雖然在地下水中是由于原生地質環境影響產生的，但是過量的鐵、錳會給人類的生產和生活帶來許多危害。與此同時，由于人口增長、工農業發展和城市建設進程的加快，使用水量不斷上升，直接導致人類對地下水開采量的加大，水資源供需矛盾日益突出，加之工業“三廢”和城市生活廢棄物排放量的增多，致使城市廢棄物的排放量超過了環境的自凈能力，水環境不斷惡化，造成了一系列地下水污染問題，使得地下水中鐵、錳超標的情況加重。
人體長期攝入過量的錳，可致慢性中毒；有的地區水中含過量的錳，可能是誘發某些地方病的病因之一。地下水中的鐵雖然對人體健康并無大影響，但也不能超過一定的含量。如水中的含鐵量大于0.3mg/L時，由于Fe2+被空氣氧化而出現Fe(OH)3沉淀，水變渾濁；超過1mg/L時，水具有鐵腥味。地下水中的錳也常以二價形式存在。二價錳被溶解于水中的氧化的速度非常緩慢，所以一般并不使水迅速變渾，但它產生沉淀后，能使水的色度增加，其著色能力比鐵高數倍，對衣物和衛生器皿的污染能力很強。當錳的含量超過0.3mg/L時，能使水產生異味。
人體鐵的濃度超過血紅蛋白的結合能力時，就會形成沉淀，致使肌體發生代謝性酸中毒，引起肝臟腫大，肝功能損害和誘發糖尿病。錳的生理毒性比鐵嚴重。研究表明攝入0.5~0.6g/kg體重的錳就能阻止其骨骼發育。有的學者認為某些地方病與常年飲用含錳水有關。新近研究發現，過量的鐵、錳還會損傷動脈內壁和心肌，形成動脈粥樣斑塊，造成冠狀動脈狹窄而至冠心病。
去除鐵錳離子的有效方法
1. 除鐵錳原理
鐵錳含量過高的水一般都利用在氧化的作用下將溶解狀態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，利用錳砂過濾器的吸附過濾能夠將鐵錳除去掉。
利用氧化方法將水中低價鐵離子和低價錳離子氧化成高價鐵離子和高價錳離子，再經過吸附過濾去除，達到降低水中鐵錳含量的目的。濾料采用精制石英砂和精制錳砂。精制錳砂的主要成分是二氧化錳(MnO2)它是二價鐵氧化成三價鐵良好的催化劑。精制錳砂中的MnO2 的含量很高，其除鐵效果非常理想，含鐵錳地下水的PH值大于5.5與精制錳砂接觸即可將Fe2+ 氧化成Fe3+其反應如下：
2Mn2+ +O2 +2H2O=2MnO2 +4H+
4MnO2 +3O2 =2Mn2O7
Mn2O7 +6Fe2+ +3H2O=2MnO2 +6Fe(OH)3
Fe(OH)3沉淀物經精制錳砂濾層后被去除。所以精制錳砂層起著催化和過濾雙層作用。
錳砂除鐵機理，除了依靠它自身的催化作用外，還有在過濾時在精制錳砂濾料表面逐漸形成一層鐵質濾膜作為活性濾膜，使能起催化作用。活性濾膜是由 R型羥基氧化鐵R―FeO(OH)所構成，它能與Fe2+進行離子交換反應，并置換出等當量的氫離子。
Fe2+ +FeO(OH)=FeO(OFe) +2H+
結合到化合物中二價鐵，能迅速地進行氧化和水解反應，又重新生成羥基氧化鐵，使催化物質得到再生。
FeO(OFe)+ +O2 +H2O=2FeO(OH)+H+
新生成的羥基氧化鐵作為活性濾膜物質又參與新催化除鐵過程所以活性濾膜除鐵過程是一個自動催化過程。
2. 除鐵錳氧化方法
1）射流器曝氣，一般用在流量較小，鐵錳含量不高的項目中，優點是造價較小。
2）跌水曝氣，形象就是噴泉式或噴淋式曝氣，主要通過噴淋過程產生的水珠和空氣充分接觸而曝氣氧化，組成為噴淋頭加一個水箱或水池，一般建在原水池內，易操作，維護簡單，成本低特點。
3）曝氣塔式曝氣，一般用在大流量、鐵錳含量高的項目中，風機提供的氧氣在塔內和水能充分的接觸，塔內填充多面空心球，增大了水的比表面積。
4）鼓風式曝氣，一般用在大型水廠中，鐵錳含量高，造價高，其運行成本高。
3. 除鐵錳工藝流程
1）當地下水中含鐵濃度在0.3~1mg/l，含錳濃度在0.1~0.3mg/l時，或地下水中僅含鐵而不含錳時，含鐵濃度在3mg/l左右時，可采用單級除鐵除錳過濾。
工藝流程：地下水→深井泵→除鐵除錳裝置→蓄水池→用水單位。
2）若地下水中含鐵、錳較高時，即鐵濃度在1~6mg/l、錳濃度在0.3~2mg/l時，宜采用曝氣+單級除鐵除錳過濾。
工藝流程：地下水→深井泵→曝氣裝置→除鐵除錳裝置→蓄水池→用水單位
3）若地下水中含鐵、錳非常高時，即鐵濃度大于6mg/l、錳濃度大于2mg/l時，宜采用曝氣+雙級除鐵除錳過濾。
工藝流程：地下水→深井泵→曝氣裝置→水箱→過濾泵→一級除鐵除錳裝置→二級除鐵除錳裝置→蓄水池→用水單位
注：可根據實際水質以及設備進水要求調整工藝。
運行參數
①.工作方式：壓力式;
②.運行方式：水流自上而下，串聯(高含鐵錳量)或并聯;
③.過濾速度：6-10m/h(除鐵時)，5-8m/h(除錳時);
④.運行周期：視原水水質而定，最低不小于8小時;
⑤.反洗方式：水洗或氣水結合反洗;
⑥.反洗時間：10-15min;
運行特點
出水水質穩定，除鐵、錳效率高，運行維護費用低。與自然氧化除鐵法相比，無龐大的反應沉淀構筑物，占地面積小，對構筑物要求低。
