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更新时间：2024-10-09
点击次数： 2.3.7 如何去除水中的锰？
地下水除锰方法有：碱化除锰法，KMnO4、Cl2等强氧化剂除锰法，接触氧化法和生物除锰法。
（1）碱化除锰法 碱化除锰法即向含Mn2+水中投加石灰、NaOH、NaHCO3等碱性物质，将pH值提高到9.5以上，溶解氧很迅速的将Mn2+氧化成MnO2而析出，但是通过该法处理后的水pH值太高，需要酸化后才能供生活饮用，制水成本提高。
（2）强氧化剂除锰法 强氧化剂除锰法中使用的强氧化剂一般为KMnO4和Cl2。
KMnO4氧化法是指向含Mn2+水中投加KMnO4，可直接将Mn2+氧化为MNO2•mH2O，而KMnO4本身也还原为MNO2•mH2O，生成的高价固态锰氧化物经混凝沉淀去除。1mg/L的Mn2+离子需要1.92mg/L的KMnO4，当存在着Fe2+的时候，1mg/L的Fe2+还要补加0.943mg/L的KMnO4。KMnO4法的处理成本较高，一般较少采用。
氯连续再生接触过滤除锰法是1959年日本的中西弘首先提出的，以氯为氧化剂，向含Mn2+水中投加氯，然后进入锰砂滤池，滤砂表面包裹着MnO（OH）2的砂滤层，在接触催化剂MnO（OH）2的催化作用下，氯将Mn2+迅速氧化为Mn
O2，并与原有的锰砂表面相结合。新生成的MnO（OH）2仍具有催化能力，滤砂表面的吸附反应与再生反应交替循环进行，完成了从水中除锰的任务，所以与接触过滤除铁法有相似之处，也是自催化反应，其反应式如下。
Mn2+的吸附反应：
Mn(HCO3)2+MnO(OH)2→吸附MnO2•MnO+2H2O+2CO2
氧化反应：
MnO2•MnO+3H2O+CL2→吸附2MnO(OH)2+2HCL
总反应式：
Mn(HCO3)2+MnO(OH)2+H2O+CL2→2MnO(OH)2+2HCl+2CO2
由此可知，氯接触过滤除锰法是以水和二氧化锰为催化剂、氯为氧化剂的自催化氧化除锰方法。
（3）接触除氧法 接触除氧法除锰原理与接触除氧法除铁类似。接触除氧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+在pH值中性时就能被滤膜吸附在滤料表面，锰质滤膜接触氧化除锰过程也是一个自催化反应过程。二价锰氧化不仅生成二氧化锰，还可生成α型的Mn3O4，它不是单一物质，而是黑锰矿和水黑锰矿的混合物。接触催化总反应式为：
2Mn2++（x-1）O2+4OH-=2MnOx•yH2O+2(1-y)H2O
在曝气接触氧化除锰时，锰质滤膜首先吸附二价铁，然后才吸附二价锰，而且当水中存在二价铁时能阻碍滤膜吸附锰，所以水中铁锰共存时，应先除铁而后除锰，另外水中有机物，硫化物、铵盐等还原性物质含量过高时，会对二价锰的氧化起阻滞作用。
（4）生物除锰法 生物除锰的理论认为除锰滤池中锰的去处主要是滤层中铁细菌生物作用的结果。除锰滤池中，微生物氧化原水中的锰获得能量，不断繁殖并附着在滤料表面，同时被氧化的MnO2也沉积在滤料表面，与微生物形成一层|“黑膜”，就是接触氧化除锰工艺中的锰质活性滤膜。滤层成熟后，滤膜不断吸附水中的Mn2+，其中铁细菌利用水中的溶解氧将Mn2+氧化为MnO2•mH2O并沉积在滤膜的表面，使滤膜得到更新。
2.3.8 生物除铁除锰的影响因素有哪些？
影响生物除铁除锰的因素主要有生物数量、温度、pH值、溶解氧、营养物质及滤料等。
（1）生物数量 生物处理的关键在于聚集一定数量的微生物，生物数量越多效率越高。一般而言，滤层上不细菌数量不少于105个/mL滤砂，则认为滤柱成熟。对于只去处锰的滤柱，滤层上部细菌数量不少于104个/mL滤砂，就可认为滤柱已成熟。
（2）温度 温度对微生物生长的影响具体表现在影响酶的活性和影响细胞膜的活性，从而影响物质传输。微生物只有在适宜的温度范围内才能大量繁殖，常见铁细菌中的Gallionella Ferruginea的适宜范围是10~15℃，而Sphaertilus Leptothrix铁细菌适宜范围是20~25℃，有些铁细菌还能在50~60℃条件下大量生长。
（3）pH值 微生物的生命活动、物质代谢与pH值有着密切关系。天然水体pH值在6.5~7.5之间，而含铁地下水则略带酸性或者偏酸性，铁细菌在酸性或偏酸性条件下生长良好，甚至有些铁细菌如氧化亚铁硫杆菌生长在酸性较强pH值低于或等于3.0的环境下。
（4）溶解氧 虽然铁细菌中很大一部分是厌氧或兼性厌氧微生物，但在滤层中的生物群落是一个复杂的系统，由于多种细菌组成，因此过低的溶解氧不利于细菌生长成熟，同时过度的曝气不仅会产生很大的能力浪费，而且还有一定的负面效应。
（5）营养物质 铁锰是影响铁细菌生长的重要物质，当铁、锰单独存在时，铁细菌都能生长，而铁锰同时存在时生长繁殖更快。水中的CO2、有机物为细菌提供碳源，适当的氮源对生物生长有利，磷是细菌细胞的重要组成元素，缺少磷会使细胞分裂减少，还会影响蛋白质类的合成。
（6）滤料 滤料的影响主要表现在粒径和材料两方面。对于不同粒径和材料的滤池，生物碳膜的成熟期和滤池滤速相差很大。常见滤料有滤砂、活性炭、石英砂、粉煤灰等。锰砂滤料的生物滤池滤膜成熟较快，约为九十多天。而以石英砂为滤料的生物滤池滤膜成熟较慢，需要一百二十多天甚至更多。
2.3.9 适用于地下水除铁锰的曝气装置有哪些种形式？使用条件？
地下水出铁锰曝气装置是为增加气与水的接触面积，曝气装置的形式应根据原水水质、是否需要去处二氧化碳及充氧程度的要求选定。
将空气以气泡形式分散于水中成为气泡式曝气装置，其主要形状有：水汽射流泵、压缩空气、跌水曝气和叶轮表面曝气。
将水以水滴或水膜形式分散于空气中，称喷淋式曝气装置。其主要形式有：莲蓬头或穿孔管曝气、喷嘴曝气、板条式曝气塔、接触曝气塔和机械通风式曝气塔。
