铁地下水经滤池过滤，从而完成除铁过程。在该系统中，水的总停留时间减少，使处理设备投资大为降低。
地下水除锰要比除铁困难得多。所以发展也比较缓慢。长期以来，许多以含铁含锰地下水为水源的水厂实际上只能除铁，不能除锰。自50年代末期，开始采用接触氧化法除锰，即利用具有催化作用的锰质活性滤膜除锰。
水中的二价锰在锰质滤膜催化作用下，能迅速被溶解氧化而从水中除去。这种除锰方法，以空气中的氧气作为氧化剂，不需要向水中投加任何药剂，经济简便，效果稳定，比较适合在我国推广. 7 0年代末，研究人员发现水中的铁对接触氧化法除锰有干扰，于是出现了两级过滤处理系统。含铁含锰地下水，经充分曝气后，先经第一级滤池除铁，再经第二级滤池除锰，用以处理含铁含锰高的地下水.
接触氧化法除锰要求曝气后的水具有较高的pH值。当地下水的pH值较低时，需要大幅度提高水的pH值。
80年代初，我国地下水除锰的科研工作取得了显著进展，提出了能取得良好除锰效果的工艺流程和技术条件，接触氧化法除锰工艺在我国开始得到迅速推广.
“九 五 ” 期间，我国进行了“生物除铁除锰成套技术研究”，终于解决了生物除铁除锰工艺的生产性问题，并确定了生物除铁除锰水厂成套技术，最终将“生物固锰除锰技术”与生产实际结合起来，使我国在该技术领域的基础研究和工程实践跃居到国际领先水平。
近来 ，笔者会同中国市政工程东北设计院对细菌除铁除锰进行了深入研究，使我国除铁除锰技术进一步发展，提出了生物、化学、物理综合作用的观点，认为铁细菌在除锰过程中有重要作用.
4国外除铁除锰研究现状
国外地下水中铁锰含量超过饮用水标准的现象也是很普遍的，如美国、法国、意大利、瑞典、日本、德国、芬兰等许多国家和地区。国外对地下水除铁除锰的研究始于一百多年前。1868年在欧洲荷兰建成第一座大型除铁装置，第一座除锰水厂于1874年在德国Charlottenburg建成。国外传统的除铁除锰工艺一般是曝气后加入中间试剂(如强氧化剂、絮凝剂，氢氧化物等)，然后过滤，后来又有传统工艺加生石灰软化除铁除锰[131硅酸钠、磷酸盐、多重磷酸盐作分离剂除铁除锰. 1946年Edwards和McCall提出滤料表面的锰质滤膜对饮用水中的Mn2+ 去除起催化作用，并用折点以上的自由氯除锰。美国现在普遍采用的是加氯或高锰酸钾氧化后过滤除铁除锰和同时加入硅酸钠和聚合磷酸盐的稳定处理法除铁除锰。日本多采用自然氧化法和接触氧化法除铁除锰。60年代始于芬兰的地层除铁除锰技术在欧洲得到推广应用，近年来已为许多国家所重视。生物法除铁除锰作为一种新的技术目前也开始在许多国家研究推，如法国、德国、比利时、保加利亚和芬兰等国家都有研究和应用，均取得了良好效果，但这些水厂仍还处于采用二级曝气、二级过滤的研究和应用阶段，即曝气后级接触氧化除铁，然后再曝气进行几级生物氧化除锰，若原水中含硫化氢、氨氮等需要在除锰前除去。另外日本虽对生物除铁除锰技术也进行了研究和应用，但也只是应用于慢滤池中。在奥地利、澳大利亚、英国及其他一些地区进一步的研究工作正在展开.
辽河流域高铁高锰地下水处理探讨 杜思勇，吕廷洋，王刚 （沈阳市水务集团六水厂）
摘要：沈阳市水务集团六水厂采用接触氧化膜法，去除辽河地下水中的高铁高锰，进行系 统化管理，自86 年建厂以来，运行稳定，水质良好。由于城市供水量增大，使石佛一期新井介入，导致水质不稳定，滤池负荷增加，由此进行的高标准水处理工段优化管理。新的理念和新的管理赋予了水厂新的生命，为保城市供水，细化生产流程谱写了新的篇章。 关键词：曝气；接触氧化；气囊运动；调频速给水；混凝
水处理系统优化运行的目的在于：通过提高水厂的技术管理水平，合理使用水厂现有处理设施，提高供水水质，降低供水成本，使系统在不断变化的运行状况中，经常处于良好的运行状态。由于不同流程、不同净水工艺、不同处理构筑物型式的处理能力、处理效率及运行费用不同，而且各种构筑物的运行参数又都互相联系、互相制约，因此就存在着整个处理系统在一定的运行条件下，各流程在处理能力上的相互协调、各处理构筑物在处理效率上的相互协调，从而达到整个系统的处理费用最小、能源消耗最低，即系统处于经济运行状态。 我厂的净水工艺：管井——跌水曝气——除铁滤池——中间泵房——除锰滤池——清水泵房——市区管网；废水回收工艺：除铁锰反冲洗水——调解池——沉淀池——回收池——跌水曝气。
1 高铁高锰地下水的净化
我厂建于 80 年代中期，是亚洲第一座高铁高锰地下水处理厂，属典型辽河流域高铁高锰地下水，采用天然锰砂接触氧化法去除水中的高铁高锰。铁的常见化合价有＋2 价和＋3 价，地下水的氧化还原电位比较低，pH 值在6.0～7.5 之间，这种情况下铁一般是以Fe2+的形式存在地下水中。铁的氧化还原电位比氧低，易于被空气中的氧所氧化，pH 值对Fe2+的氧化速率有较大影响，在pH＞5.5 的情况下，地下水的pH 值每升高1.0，二价铁的氧化速度就增大100 倍。
其基本原理是曝气充氧后将二价铁氧化为三价铁，经反应沉淀之后，过滤将其去除。前已述及，提高地下水的pH 值能够大大加快Fe2+氧化为Fe3+的速度。因此，空气自然氧化工艺通常采用较大曝气强度，在充氧的同时散出地下水中的游离CO2 以提高pH 值，散出水中的H2S，曝气后的pH 值一般在7.0 以上。尽管如此，空气自然氧化除铁工艺所需的停留时间仍较长，约2-3h，且由于三价铁絮凝体较小。容易穿透滤层，影响水质，造成二价铁与锰砂无法吸附，出现滤后水浑浊的现象。另一方面，水中溶解性硅酸与三价铁氢氧化物形成硅铁络合物，使Fe(OH)3 胶体凝聚困难，影响氢氧化铁的絮凝，难以从水中分离。在地下水碱度较低时，溶解性硅酸对除铁效果影响尤为显著。 1.1 接触催化氧化除铁
接触氧化除铁，地下水经过简单曝气要絮凝、沉淀而直接进入滤池，在滤料表面催化剂的作用下，亚铁迅速地氧化为三价铁，并被滤层截留而去除。由于催化剂的作用，只要处理水的pH值高于6.0，Fe2+就能顺利的氧化为Fe3+。我厂地下水pH 值都是高于6.6 的，Fe2+的氧化均能迅速完成，这样就可以简化曝气过程。曝气只需要向水中充氧即可。接触氧化除铁工艺的构筑物较为简单，水力停留时间只需5～15min。同时，铁的去除不受溶解性硅酸的影
响。出水总铁浓度也随着过滤时间的增加而减少。在周期时间内，水质会越来越好。 接触氧化除铁的机理是催化氧化反应，起催化作用的是滤料表面的铁质活性滤膜。铁质活性滤膜首先吸附水中的亚铁离子，被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化作用下迅速氧化为三价铁，并且使催化剂再生，反应生成物为催化剂，又参与新的催化反应，铁质活性滤膜接触氧化铁的过程是一个自催化反应过程。铁质活性滤膜的化学组成为Fe(OH)3?2H2O。新鲜的滤膜具有很强的催化活性，随着时间的增长，滤膜老化脱水活性也逐渐降低，滤膜最终老化生成FeOOH 便丧失催化活性。在除铁滤池中自然形成的羟基化铁FeOOH）的羟基表面起接触催化作用。羟基氧化铁不是以FeOOH 所示的简单分子形式存在的，它是铁原子、氧原子和固体内氢原子三者相结合的巨大无机分子。
1.2 除锰理论与工艺
锰常见的化合价有＋2、＋4、＋6、＋7 四种价位，其中＋6 价和＋7 价锰在天然水中一般不稳定，实际中可以认为不存在。＋2 价锰溶于水是要去除的主要对象，＋4 价锰则常以固体物质MnO2 及水合物的悬浮粒子形式存在于水中，其溶解度甚低，不足为害。锰比铁去除难得多，Fe2+在pH＞7.0 的情况下就能够迅速氧化为Fe3+，而水中二价锰则需在pH＞9.5 时，才能比较迅速地氧化为MnO2 析出。地下水的pH 值一般在7.5 以下，必须加以适宜条件，反应才能进行。接触氧化除锰工艺流程比较简单，原水经简单曝气之后进入除锰滤池，在滤料表面的锰质活性滤膜的作用下，Mn2+被水中的溶解氧氧化为MnO2，并吸附在滤料表面，使滤膜得到更新，该过程也是自催化反应。
关于锰质活性滤膜的组成有几种不同的观点，接触催化物为MnO2，接触氧化除锰与接触氧化除铁的工艺非常类似，都是简单曝气后直接过滤，水力停留时间短。但由于铁锰性质略有不同，因而影响因素也有所不同。前已述及，铁的氧化还原电位比锰低，二价锰较难被氧化成四价锰，所以其滤速比除铁滤速低，一般为8～10 m／h。而且二价铁对四价锰成为还原剂，大大阻碍二价锰的氧化。锰的去除远较铁为困难，铁锰共存时，铁对锰的去除有干扰。在滤层中，要先完成对铁的去除，才能开始除锰，由于锰的电位比铁要高的多，因此锰比铁需要的能量要高很多，要获得稳定的除锰效果，Fe2+的界限质量浓度约为2 mg／L，才会有很好的效果。
无论是接触氧化还是生物去除均需要6.0 以上的pH 值和对铁的处理效果的支持，才能完成。
1.3 滤料对曝气滤池性能的影响 1.3.1 粒径
由于滤料的膨胀率的影响，滤料的粒径的大小决定了滤池的反冲效果和过滤效果，因此滤料的选择应以50%为宜，例如一号料为18-26mm，二号则应为10-14mm，三号为6-8mm，四号为2-4mm，五号为1-2mm，这样的级配对于滤料的反冲及滤速均有很好的益处。确定滤料粒径应考虑待滤水性质、预期达到的滤后水水质标准、滤池类型、可利用的水头损失等因素。粒径与滤池 运行参数的关系见下表。
1.3.2 滤料流失
主要原因包括：(1)滤床内积聚了气体；(2)表面反冲洗持续时间过长(>5min)；(3)反冲洗强度太高，尤其是在低水温季节；(4)粒径不匹配；(5)锰砂离V 形槽太近（锰砂大多已经形成锈砂）；(6)气、水反冲洗程序安排不当；(7)池底集水系统漏砂等。
一般认为，在原深度基础上变薄20%或总深度降低15cm 的流失是可接受的水平，而对表面冲洗系统，当滤床表面下降超过15cm 后，表面冲洗的优势丧失。此外，滤层度变薄20%后，滤池的截污能力开始下降。
快滤池的补砂操作很简单，将与原粒径相同但不均匀系数略低的滤料铺加到滤床表面。对不均匀系数的要求高些，主要是控制细砂阻滤而缩短滤池运行周期。补充用滤料必须与原滤料的物理特性匹配，从而保证各层滤料在反冲洗过程中均衡膨胀。 1.4 滤池的运行管理
运行滤池一定要严格按照操作规程进行，严格控制清水，反冲两门的开度，并及时向负责人报告滤池的不正常现象，做好滤池的大修工作。 1.4.1 快滤池的操作与维护 （1）快滤池投产前的准备
普通双阀快滤池大修后需作好投产前的准备工作。检查所有管道和闸阀是否完好，各管口标高是否符合设计要求，特别是排水槽上缘是否水平。对滤料最好是在放入前进行严格的检查，