面的成熟，更重要的是在另一个侧面也证明，佳木斯市地下水铁、锰含量较高是历史性的，是由来已久的。并且。由以上数据也可以看出，佳木斯市地下水铁、锰含量超标具有广泛性，历史延续性以及延续的基本稳定性。在铁，锰超标的监测点位中，未曾表现出局部地区点状分布的状况，这表明佳木斯市地下水铁、锰含量超标不是由于工业生产污染造成的，实际上佳木斯市也没有铁、锰的工业污染来源。
《中国地下水诱发危害图 中阐述。中国区域性分 的含铁量较高的地下水主要位于大型河流中、下游平原地区的第四系含水层中，含铁量多寡 主要取决于地貌、沉积环境、含水层岩性、地下水径流等。在已开发利用地下水的地区，含铁离子高的就有东北地区的三江平原。而佳木斯市就座落于三江平原腹地，地下水取水层均为第四系沙砾石扎隙潜水。黑龙江省第六地质勘察院论证得出，佳木斯周边及上游松花江沿岸多为含铁较为丰富的岩石山地，经勘测存在多家铁矿井已探明其地质储量约为5433．97万吨，全铁平均品位在30％左右。含铁丰富的岩石风化后铁便会随着雨水冲刷渗入到地 或流入松花江后再侧向渗入剑地 ，造成住木斯市地下水中铁离子含最较高，含铁最多在0．3～30毫克／升之间。
由表1和表2、表3可以看出，佳木斯市水源地(井深在4O～50米之间)源水中铁离子含量高于浅层地下水(民用井井深多在l0米之内)中的铁离子含最， 主要原因有两点：(1)浅层地下水直接与包气带接触，其含氧最相对较高，铁能被氧化生成胶体沉淀留存干岩层中(在水位变动带内铁质胶结的砂层厚l～3米，该层遍及全市)，造成地下水中二价铁离子含量减少，而在水源地一带由于地下水附近的岩层距离地面较远其含氧量相对较低，使得大量铁以还原态即溶解的二价铁离子状态存在干水中，造成水源地源水中铁的含量要高于浅层地下水中铁的含量，(2)在水源地一带由于对地下水的集中开采，造成漏斗范围内水力坡度增大，使得周围地下水向水源地方向的流速加快，并且由于此处地下水处于还原环境，铁能以二价铁离子状态存在干水中，地下水在快速流动过程中能加速溶滤地层中的铁质，使得地下水中铁离子不断富集，造成地下水沿水流方向铁含最增加，表现为外采状态下的水源地地下水中铁含最高于天然径流条件F的浅层地下水中的铁离子含最。
综上所述。佳木斯市地下水取水层处于含铁离子较高的岩层，并且铁、锰多为伴生矿，含铁离子高的岩层也会存在一定数最的锰，因此可以说佳木斯市地 水中铁、锰的本底值高于地水Ⅲ类水质标准是由原生地质环境造成的
铁、锰在我国《地下水质量标准》(GB／Tl4848—93)中所规定的含最限值意义，在于影响感观性状，而不在于其毒性危害。
目前佳木斯市市政供水部门利用行之有效的可靠技术和成熟经验已成功 除了水源地源水中的铁，锰，使得自来水在出厂时铁、锰含量均能够达到生活饮用水标准。
应用生物滤层去除地下水铁锰的实验研究 马晓春
(沈阳市环境保护局和平分局环境监测站，辽宁沈阳110005)
摘 要：对接种和未接种的生物滤层去除地下水中铁锰的效果进行了比较，结果表明，适当
接种可缩短石英砂滤料的成熟，从而提高去除地下水中铁锰的效果。 关键词：生物滤层；地下水；铁；锰；去除效果 1 引言
地下水作为饮用水水源具有水质稳定、处理工艺简单等优势，但北方地区地下水中普遍含有过量的铁和锰。影响地下水生物法除铁除锰的因素主要有：铁锰的浓度，滤料的种类，处理水的水温，滤速，pH值及溶解氧等。研究发现，滤料表面的铁细菌对除铁除锰起较大的作用。本实验通过对接种与未接种的石英砂滤料进行对比，研究铁细菌在接种与未接种滤料上对除铁除锰的不同效果。 2 实验部分
2．1 实验流程与装置 2．1．1 实验流程 实验流程见图1。
2．1．2 实验装置
奉实验在实验室中进行，运行时间从2008年3月26日至6月3日，采用人工方式配水，用流量计控制流速，原水由高位水箱进入平衡水箱，进入曝气柱曝气后，分别进入1号滤柱(未接种)和2号滤柱(接种)，待测压管的水头损失到达一定程度，开始进行反冲洗。本实验采用两个并行的有机玻璃滤柱，以对比接种与未接种滤料的除铁除锰效果，滤柱高为3 000 mm，内径为70 mm，竖向每间隔200 mm设一个取样口，两个滤柱共计12个取样口，滤柱底部承托层厚为150 mm，滤料层厚为1 200 mm，滤料采用粒径为0．6—1．2 mm的石英砂，滤速为2 m／h，反冲洗时控制整个滤料层膨胀率为30％ 。实验装置见图2。
2．2 实验方案
在除铁除锰装置中，1号滤柱未接种，2号滤柱接种。2号滤柱接种的菌种，来自于运行多年且处理效果良好的沈阳浑南给水处理厂的除铁除锰滤池中滤料的洗脱液，实验表明该菌种是经多年驯化的优良菌种。 2．3 原水水质与水质监测 2．3．1 原水水质 原水水质见表l。
2_3．2 分析项目及监测方法 分析项目及监测方法见表2。
3 实验结果和讨论
原水的浓度变化及铁锰的去除率能直接反映出滤料在接种与未接种条件下去除铁锰的效果，由于实验的外界条件都相同，即在实验过程中铁细菌存在与否起决定性作用。 3．1 对铁的去除效果
在实验过程中，原水采用人工配水，铁锰浓度变化不大，铁离子的浓度在1 rng／L左右。
铁的去除率经历了一系列由低到高、由高到低的波动。未接种的去除率最高达到97％，最低达到38％。接种后最高达到97％，最低达到42％。大部分去除率在80％左右。两个不同滤柱运行过程中，铁的去除率的峰值所用的时问是相同的。这是由于铁的去除主要是化学氧化作用，在进入滤柱之前，曝气系统中已将部分铁去除。进行接种的滤层和未接种的滤层在不同浓度铁的运行情况下，接种比未接种去除效果稍好，但不明显。随着原水铁浓度的不断变化，去除率也随之变化。由于滤速较小，石英砂表面光滑，空隙较大，石英砂孔隙率虽小，但还是有一定的吸附能力，但是铁主要是靠氧化去除，处理效果相差不大。实验过程中，温度变化经历了一个由低到高的过程，温度最高达到18 ℃左右，最低为13℃左右，在一定温度范围内，温度高时去除率高。这是由于微生物在合适温度下活性增大所致。 3．2 对锰的去除效果
原水Mn浓度在1 mg／L左右，Mn离子的去除率比铁平均差了很多。未接种的去除率在60％～65％
波动，未接种的去除率最高达到86％，最低达到24％ 。接种的去除率在65％～70％波动，最高达到86％ ，最低达到34％。在两个不同滤柱的运行过程中，Mn的去除率表现为较大的波动。但从整体上看，前一阶段接种比未接种稍好，平均高5％，后一阶段持平。这是由于在前一阶段未接种滤料尚未成熟，运行一段时间之后，未接种的石英砂滤料已经成熟，滤料表面已经形成催化作用的铁质或锰质活性“滤膜”。后期成熟之后，处理效果大致相同。在实验过程中，Mn离子浓度在1 mg／L左右，去除率并未明显变化，这是由于在成熟之前，滤料的初期吸附可对其除铁除锰效果加以补充。
通过对石英砂接种与未接种的动态对比实验，比较了二者对水中铁、锰离子的吸附去除性能。在相同环境条件下，除铁除锰的效果不相同。由实验结果可以看出在地下水除铁除锰中，接种与未接种的对铁的去除没有显著变化，而接种与未接种的对锰的去除起着一定的作用，对锰的处理效果，接种的比未接种的好。 3．3 滤料表面的活性滤膜
在实验过程中，通过显微镜观察滤料表面的活性滤膜，接种的滤膜层有很好的生物环境，可观察到发育良好的鞘状菌，鞘状菌是从活性滤膜中分离出来的，表面存在的大量菌体使铁锰离子由高价态转化为低价态，发挥了较强的除铁除锰性能。 3．4 滤料的初期吸附作用与成熟期
在工程上将滤池开始运行与滤池形成稳定达标处理能力的时间间隔，称为滤料的成熟期，在实验过程中，发现对于未接种的石英砂，其成熟期大约为35 d，而对于接种的石英砂，就形成稳定的除锰能力而言并不存在时问意义上的成熟期，实验室的除铁除锰装置运行一段时间就有一定的去除效果。当处理负荷不是很大时，新鲜滤料的初期吸附能力可以填补滤料的生物作用和化学催化作用形成之前的一部分空白。因此，未接种的滤料在实验初期对铁锰的去除效果没有接种的滤料去除效果好，但因为滤料的初期吸附作用，也产生一定的去除效果，因而去除率稍差些。 4 结语
(1)对实验用的石英砂滤料接种，可以提高锰的去除率，但对铁的去除影响不大，当未接种滤料成熟以后，其去除效果与接种滤料接近。因此，适当接种可以缩短滤料的成熟周期，降
低成本，提高除锰效率。
(2)在石英砂滤料成熟之前，滤料的初期吸附能力可对除铁除锰有所补充，滤料成熟后也可作为“滤膜”及微生物的载体。
(3)在大型水厂的地下水滤池中，活性滤膜的形成和成熟要经历100 d左右，因此缩短滤膜的成熟周期对降低生产成本和提高除锰效率具有重要意义。通过菌体固定化的初步实验表明，选用适当的加富培养基和固定化的方法来缩短滤膜的成熟周期是可能的。
浅谈曝气除锰工艺在自来水厂的应用 章建春 宋铖 梁卫平
(宁夏中卫市自来水公司 755000) 一 前言
锰是人体必需的元素，缺乏时可导致发育迟缓、生殖障碍、胎儿畸形，运动失调等；但过量时也会导致人体中毒，进人人体的锰以难溶的磷酸盐形式积蓄在脑、肝等器官，主要损害神经系统，引起锰中毒、颤抖、麻痛等综合症。生活中，自来水中过量的锰会在日常用具、洗涤物上产生斑渍，工业生产中过量的锰会严重影响造纸、纺织、印染等行业。因此，严格控制自来水生产中锰的含量的尤为重要。我国北方城市的生活饮用水主要来源是地下水。锰在地球上分布十分广泛，在花岗岩地质较为多见。地下水中锰的来源主要是地层中的锰溶于流经的地下水中，其次是工厂排出的含锰的废水和深埋地下废弃的干电池中的锰，在缺氧而有一氧化碳存在的条件下，形成水溶性的重碳酸盐渗透进入地下水。在常规水处理中，锰很难被除去，由于自来水中加入了消毒剂氯气，使可溶性的锰在配水管网中逐渐被氧化成黑色的MnO2和MnO吸附在自来水管壁，受自来水冲刷而脱落，形成黑水。所以原水为地下水的自来水厂，必须除锰。 二、地下水除锰常用的几种方法
地下水中的锰常以二价锰的形式存在，在水中极不稳定。向水中加入氧化剂后，二价锰氧化成难溶于水的四价锰的氢氧化物或水合氧化物而沉淀。
在PH值中性范围内，二价锰几乎不能被溶解氧氧化，必须在催化剂的作用下才被氧化成四价锰。因此，不能依靠自然氧化法去除地下水中的锰。现在常见的除锰方法有：臭氧氧化法、曝气除锰法、二氧化氯除锰法。
三、曝气除锰法在自来水生产中的应用与探索
曝气除锰即为接触氧化法除锰，包括曝气、过滤两个主体过程。 曝气除锰法的反应机理：
通过曝气向原水中溶人氧，以满足氧化二价锰的需要，水中的二价锰盐在过滤时在滤料上被催化氧化，氧化后的产物在滤料中被除去。氧化吸附机理为
Mn2＋ 的氧化：2M'nO2．MnO(X—1)H2O+ O2十+2H2o=4MnO2．XH2O十 Mn2＋的吸附： Mn。 + MnO2．XH2O —MnO2．MnO(X— 1)H2O+ 2H
曝气除锰法的工艺流程：地下水一曝气池一过滤池CL2一储水池一用户曝气的过程是地下水经过一定的压力送到曝气池，在曝气池中把原水释放到曝气口进行三级跌落，每一次跌落
都让原水与空气充分接触，使原水中溶人足够的氧，以满足氧化二价锰的需要。 过滤是继曝气后接触氧化的连续过程。对成熟的滤料进行分析发现，在滤料表面有高价铁锰化合物和大量的细菌，它们在滤料表面逐渐生成活性膜，并优先吸附二价锰离子，然后在催化作用下发生氧化反应。传统工艺中经常使用单层石英砂，原水中既含有Mn2＋，也含有Fe2＋，由于Mn2＋的氧化还原电位高于Fe2＋，在溶解氧及PH值相同的曝气条件下，Mn2＋ 比Fe2＋更难氧化。成熟的石英砂滤料对Fe2＋ 的吸附能力较强，对Mnz 的吸附较弱。而优质的锰砂，其成分中含有对Mn。 有催化氧化作用的MnO2，运行初期滤料上就能附着大量的MnO2，锰质活性滤膜很容易形成，运行过程中对Mn2＋ 的吸附能力很强，同时对Fe2＋ 的吸附能力也较强。根据上述滤料的物理化学性质，我公司选择了石英砂、锰砂双层均质滤料。滤床组成如下表所示：
国家《生活饮用水卫生标准)GB,5749—85规定，饮用水中Mn2+的含量不得超过0．1mg／l。一些经济发达国家将标准定为小于或等于0．05 mg／1)。运行一年后，我们对每月的原水和出厂水中锰的含量做了检测，比较如下：
曝气过滤工艺有效地降低了水中锰的含量，出厂水中锰的含量达到了生活饮用水的卫生指标。
滤池使用中，滤层中截留的悬浮物的量逐渐增多，滤层空隙率逐渐减小，滤池中的滤料也有被水头压实的过程。当水头损失增加到一定程度时就会引起滤池水位上升，当升到最高水位时，过滤就得停止，对滤池进行反冲洗。过滤停止后，完成一个过滤周期。
反冲洗是用高速水流产生的剪力去除截留在滤料层中的杂质。虽然去除了杂质，但是也带来了另一方面的副作用。反冲洗后新投入运行的滤池，滤后出厂水的浊度偏高。对出厂水浊度偏高的原因分析如下：滤池反冲洗中间，由于滤床的膨胀、滤料间的翻腾作用，使滤料发生对流现象。对流将滤料层表面的脏滤料带入滤床深部，使下部滤床的洁净度降低。停止冲洗后，未冲净的滤料滞留在下部，当新的过滤周期开始时，影响初期过滤水质。 降低出厂水浊度的途径：
在现有清水管的下方加装一排水管，新的过滤周期开始后，先排放一定时间的初滤水，待检测滤过的初滤水浊度达标后，再正常投入使用。 三、结束语
随着现代工业的发展，地下水不同程度的受到污染，选择好的除锰方法去除地下水中的锰，不但解决了管网水中的黑水水质难题，减少了人体过量摄入锰的危害，同时全面提高了净水水质质量。