生活饮用水中铁锰离子超标如何处理？

生活饮用水中铁锰离子超标如何处理？

前言：水是地球上生命存在和繁衍最重要的物质基础，也是人类赖以生存与发展的重要物质保证。地球上大约有14亿立方公里的水，但其中有97%以上是不适合人类使用的海水，淡水只有3%，而淡水中约有77.2%被储藏在冰帽和冰川中，22.4%是地下水和土壤水，仅有极少部分为地表淡水，也就是说只有0.35%储藏在湖泊和沼泽中，而河水储量不及0.01%。从这个意义上说，可供人类利用的水资源其实并不充裕。为解决水危机，人类把眼光投向了地下水。地下水作为人类生存空间的主要组成部分，为人类提供了大量优质的淡水资源。寻找和开发地下水源同样受到我国政府的重视。目前，我国不少地区和城市仍以地下水为主要水源。

由于受原生地质环境的影响，使流经不同地层的地下水含有许多物质，铁和锰就是这些物质中最为普遍的金属元素。这些元素虽然在地下水中是由于原生地质环境影响产生的，但是过量的铁、锰会给人类的生产和生活带来许多危害。与此同时，由于人口增长、工农业发展和城市建设进程的加快，使用水量不断上升，直接导致人类对地下水开采量的加大，水资源供需矛盾日益突出，加之工业“三废”和城市生活废弃物排放量的增多，致使城市废弃物的排放量超过了环境的自净能力，水环境不断恶化，造成了一系列地下水污染问题，使得地下水中铁、锰超标的情况加重。

铁锰离子超标对人体的危害

人体长期摄入过量的锰，可致慢性中毒；有的地区水中含过量的锰，可能是诱发某些地方病的病因之一。地下水中的铁虽然对人体健康并无大影响，但也不能超过一定的含量。如水中的含铁量大于0.3mg/L时，由于Fe2+被空气氧化而出现Fe(OH)3沉淀，水变浑浊；超过1mg/L时，水具有铁腥味。地下水中的锰也常以二价形式存在。二价锰被溶解于水中的氧化的速度非常缓慢，所以一般并不使水迅速变浑，但它产生沉淀后，能使水的色度增加，其着色能力比铁高数倍，对衣物和卫生器皿的污染能力很强。当锰的含量超过0.3mg/L时，能使水产生异味。

人体铁的浓度超过血红蛋白的结合能力时，就会形成沉淀，致使肌体发生代谢性酸中毒，引起肝脏肿大，肝功能损害和诱发糖尿病。锰的生理毒性比铁严重。研究表明摄入0.5~0.6g/kg体重的锰就能阻止其骨骼发育。有的学者认为某些地方病与常年饮用含锰水有关。新近研究发现，过量的铁、锰还会损伤动脉内壁和心肌，形成动脉粥样斑块，造成冠状动脉狭窄而至冠心病。

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去除铁锰离子的有效方法

1. 除铁锰原理

铁锰含量过高的水一般都利用在氧化的作用下将溶解状态的二价铁或二价锰分别氧化成不溶解的三价铁或四价锰的化合物，利用锰砂过滤器的吸附过滤能够将铁锰除去掉。

利用氧化方法将水中低价铁离子和低价锰离子氧化成高价铁离子和高价锰离子，再经过吸附过滤去除，达到降低水中铁锰含量的目的。滤料采用精制石英砂和精制锰砂。精制锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2)它是二价铁氧化成三价铁良好的催化剂。精制锰砂中的MnO2 的含量很高，其除铁效果非常理想，含铁锰地下水的PH值大于5.5与精制锰砂接触即可将Fe2+ 氧化成Fe3+其反应如下：

2Mn2+ +O2 +2H2O=2MnO2 +4H+

4MnO2 +3O2 =2Mn2O7

Mn2O7 +6Fe2+ +3H2O=2MnO2 +6Fe(OH)3

Fe(OH)3沉淀物经精制锰砂滤层后被去除。所以精制锰砂层起着催化和过滤双层作用。

锰砂除铁机理，除了依靠它自身的催化作用外，还有在过滤时在精制锰砂滤料表面逐渐形成一层铁质滤膜作为活性滤膜，使能起催化作用。活性滤膜是由 R型羟基氧化铁R―FeO(OH)所构成，它能与Fe2+进行离子交换反应，并置换出等当量的氢离子。

Fe2+ +FeO(OH)=FeO(OFe) +2H+

结合到化合物中二价铁，能迅速地进行氧化和水解反应，又重新生成羟基氧化铁，使催化物质得到再生。

FeO(OFe)+ +O2 +H2O=2FeO(OH)+H+

新生成的羟基氧化铁作为活性滤膜物质又参与新催化除铁过程所以活性滤膜除铁过程是一个自动催化过程。

2. 除铁锰氧化方法

1）射流器曝气，一般用在流量较小，铁锰含量不高的项目中，优点是造价较小。

2）跌水曝气，形象就是喷泉式或喷淋式曝气，主要通过喷淋过程产生的水珠和空气充分接触而曝气氧化，组成为喷淋头加一个水箱或水池，一般建在原水池内，易操作，维护简单，成本低特点。

3）曝气塔式曝气，一般用在大流量、铁锰含量高的项目中，风机提供的氧气在塔内和水能充分的接触，塔内填充多面空心球，增大了水的比表面积。

4）鼓风式曝气，一般用在大型水厂中，铁锰含量高，造价高，其运行成本高。

3. 除铁锰工艺流程

1）当地下水中含铁浓度在0.3~1mg/l，含锰浓度在0.1~0.3mg/l时，或地下水中仅含铁而不含锰时，含铁浓度在3mg/l左右时，可采用单级除铁除锰过滤。

工艺流程：地下水→深井泵→除铁除锰装置→蓄水池→用水单位。

2）若地下水中含铁、锰较高时，即铁浓度在1~6mg/l、锰浓度在0.3~2mg/l时，宜采用曝气+单级除铁除锰过滤。

工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→除铁除锰装置→蓄水池→用水单位

3）若地下水中含铁、锰非常高时，即铁浓度大于6mg/l、锰浓度大于2mg/l时，宜采用曝气+双级除铁除锰过滤。

工艺流程：地下水→深井泵→曝气装置→水箱→过滤泵→一级除铁除锰装置→二级除铁除锰装置→蓄水池→用水单位

注：可根据实际水质以及设备进水要求调整工艺。

运行参数

①.工作方式：压力式;

②.运行方式：水流自上而下，串联(高含铁锰量)或并联;

③.过滤速度：6-10m/h(除铁时)，5-8m/h(除锰时);

④.运行周期：视原水水质而定，最低不小于8小时;

⑤.反洗方式：水洗或气水结合反洗;

⑥.反洗时间：10-15min;

运行特点

出水水质稳定，除铁、锰效率高，运行维护费用低。与自然氧化除铁法相比，无庞大的反应沉淀构筑物，占地面积小，对构筑物要求低。