生活飲用水中鐵錳離子超標(biāo)如何處理？

前言：水是地球上生命存在和繁衍最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是人類賴以生存與發(fā)展的重要物質(zhì)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(chǔ)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(chǔ)藏在湖泊和沼澤中，而河水儲(chǔ)量不及0.01%。從這個(gè)意義上說，可供人類利用的水資源其實(shí)并不充裕。為解決水危機(jī)，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(yōu)質(zhì)的淡水資源。尋找和開發(fā)地下水源同樣受到我國政府的重視。目前，我國不少地區(qū)和城市仍以地下水為主要水源。

由于受原生地質(zhì)環(huán)境的影響，使流經(jīng)不同地層的地下水含有許多物質(zhì)，鐵和錳就是這些物質(zhì)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(zhì)環(huán)境影響產(chǎn)生的，但是過量的鐵、錳會(huì)給人類的生產(chǎn)和生活帶來許多危害。與此同時(shí)，由于人口增長、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市建設(shè)進(jìn)程的加快，使用水量不斷上升，直接導(dǎo)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(yè)“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(huán)境的自凈能力，水環(huán)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(biāo)的情況加重。

鐵錳離子超標(biāo)對人體的危害

人體長期攝入過量的錳，可致慢性中毒；有的地區(qū)水中含過量的錳，可能是誘發(fā)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(shí)，由于Fe2+被空氣氧化而出現(xiàn)Fe(OH)3沉淀，水變渾濁；超過1mg/L時(shí)，水具有鐵腥味。地下水中的錳也常以二價(jià)形式存在。二價(jià)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(chǎn)生沉淀后，能使水的色度增加，其著色能力比鐵高數(shù)倍，對衣物和衛(wèi)生器皿的污染能力很強(qiáng)。當(dāng)錳的含量超過0.3mg/L時(shí)，能使水產(chǎn)生異味。

人體鐵的濃度超過血紅蛋白的結(jié)合能力時(shí)，就會(huì)形成沉淀，致使肌體發(fā)生代謝性酸中毒，引起肝臟腫大，肝功能損害和誘發(fā)糖尿病。錳的生理毒性比鐵嚴(yán)重。研究表明攝入0.5~0.6g/kg體重的錳就能阻止其骨骼發(fā)育。有的學(xué)者認(rèn)為某些地方病與常年飲用含錳水有關(guān)。新近研究發(fā)現(xiàn)，過量的鐵、錳還會(huì)損傷動(dòng)脈內(nèi)壁和心肌，形成動(dòng)脈粥樣斑塊，造成冠狀動(dòng)脈狹窄而至冠心病。

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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(tài)的二價(jià)鐵或二價(jià)錳分別氧化成不溶解的三價(jià)鐵或四價(jià)錳的化合物，利用錳砂過濾器的吸附過濾能夠?qū)㈣F錳除去掉。

利用氧化方法將水中低價(jià)鐵離子和低價(jià)錳離子氧化成高價(jià)鐵離子和高價(jià)錳離子，再經(jīng)過吸附過濾去除，達(dá)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(jià)鐵氧化成三價(jià)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(yīng)如下：

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

4MnO2 +3O2 =2Mn2O7

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

Fe(OH)3沉淀物經(jīng)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(jī)理，除了依靠它自身的催化作用外，還有在過濾時(shí)在精制錳砂濾料表面逐漸形成一層鐵質(zhì)濾膜作為活性濾膜，使能起催化作用?；钚詾V膜是由 R型羥基氧化鐵R―FeO(OH)所構(gòu)成，它能與Fe2+進(jìn)行離子交換反應(yīng)，并置換出等當(dāng)量的氫離子。

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

結(jié)合到化合物中二價(jià)鐵，能迅速地進(jìn)行氧化和水解反應(yīng)，又重新生成羥基氧化鐵，使催化物質(zhì)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(zhì)又參與新催化除鐵過程所以活性濾膜除鐵過程是一個(gè)自動(dòng)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(xiàng)目中，優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)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(chǎn)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(gè)水箱或水池，一般建在原水池內(nèi)，易操作，維護(hù)簡單，成本低特點(diǎn)。

3）曝氣塔式曝氣，一般用在大流量、鐵錳含量高的項(xiàng)目中，風(fēng)機(jī)提供的氧氣在塔內(nèi)和水能充分的接觸，塔內(nèi)填充多面空心球，增大了水的比表面積。

4）鼓風(fēng)式曝氣，一般用在大型水廠中，鐵錳含量高，造價(jià)高，其運(yùn)行成本高。

3. 除鐵錳工藝流程

1）當(dāng)?shù)叵滤泻F濃度在0.3~1mg/l，含錳濃度在0.1~0.3mg/l時(shí)，或地下水中僅含鐵而不含錳時(shí)，含鐵濃度在3mg/l左右時(shí)，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(shí)，即鐵濃度在1~6mg/l、錳濃度在0.3~2mg/l時(shí)，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(shí)，即鐵濃度大于6mg/l、錳濃度大于2mg/l時(shí)，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(jù)實(shí)際水質(zhì)以及設(shè)備進(jìn)水要求調(diào)整工藝。

運(yùn)行參數(shù)

①.工作方式：壓力式;

②.運(yùn)行方式：水流自上而下，串聯(lián)(高含鐵錳量)或并聯(lián);

③.過濾速度：6-10m/h(除鐵時(shí))，5-8m/h(除錳時(shí));

④.運(yùn)行周期：視原水水質(zhì)而定，最低不小于8小時(shí);

⑤.反洗方式：水洗或氣水結(jié)合反洗;

⑥.反洗時(shí)間：10-15min;

運(yùn)行特點(diǎn)

出水水質(zhì)穩(wěn)定，除鐵、錳效率高，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。與自然氧化除鐵法相比，無龐大的反應(yīng)沉淀構(gòu)筑物，占地面積小，對構(gòu)筑物要求低。