于宏佳

(綏濱縣水利勘測設(shè)計隊，黑龍江綏濱156200)

1 問題的提出

綏濱縣農(nóng)村地下水經(jīng)過化驗，鐵、錳嚴(yán)重超標(biāo)，《農(nóng)村實施〈生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)〉準(zhǔn)則》的要求是鐵≤0.5 mg/L，錳≤0.3 mg/L，而我縣農(nóng)村地下水鐵超標(biāo)30倍左右，錳超標(biāo)5倍左右。如果人直接飲用鐵、錳嚴(yán)重超標(biāo)的地下水，對身體危害極大，所以我縣農(nóng)村飲水安全工程水質(zhì)凈化采用接觸氧化法除鐵除錳技術(shù)，使凈化后的出廠水達到《農(nóng)村實施〈生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)〉準(zhǔn)則》的要求。該項技術(shù)工藝簡單，效果穩(wěn)定，制水成本低，適合于農(nóng)村地下水除鐵除錳。

2 農(nóng)村地下水未經(jīng)處理的危害

2.1 鐵的危害

成年人每天需要吸收1 mg的鐵，長期過量的吸收地下水中的鐵，會造成肝臟及其相關(guān)器官的疾病，例如銹肝病、青銅色糖尿病等。

地下水中的鐵以二價鐵的形式存在，二價鐵呈溶解狀態(tài)，所以剛從地下抽出來的含鐵地下水仍然清澈透明，但一經(jīng)與空氣接觸，水中二價鐵逐漸被空氣中的氧氣氧化，生成難溶于水的三價鐵的沉淀物，該沉淀物為黃色的，使水變得發(fā)黃混濁，另外含鐵地下水具有鐵腥味，給人生活帶來很大不便和危害。

2.2 錳的危害

人體長期攝入過量的錳，可致慢性中毒。錳中毒的早期表現(xiàn)為疲倦乏力、頭昏頭痛、記憶力減退、肌肉疼痛。隨著病情的發(fā)展又逐漸出現(xiàn)下肢有沉重感、走路晃動、語言不清。晚期重癥又可出現(xiàn)肌肉僵直、尤其是出現(xiàn)明顯的肢體震顫、書寫困難，字越寫越小(又稱“小字癥”)、有的出現(xiàn)發(fā)燒和呼吸困難、走路時身體前傾、倒退行走更困難。還可誘發(fā)某些地方疾病。

3 水質(zhì)的凈化處理

3.1 基本原理

地下水中的鐵和錳以二價離子Fe2+和Mn2+形式存在，處于溶解狀態(tài)，用過濾的方式無法去除。當(dāng)水中的Fe2+和Mn2+在與活性濾膜接觸時，被活性濾膜吸附;在活性濾膜的催化作用下，活性濾膜的溶解氧將Fe2+和Mn2+氧化為Fe3+和Mn4+，其化合物為沉淀物，可以用過濾方法去除。接觸氧化除鐵除錳工藝采用的氧化劑是空氣中的氧氣。

3.2 凈化工藝

曝氣是將含鐵、錳的原水與空氣接觸，空氣中的氧氣溶解于水中。溶解量的大小取決于原水與空氣的接觸面積和接觸時間，接觸面積越大和接觸時間越長，除鐵除錳效果越好。還有一個目的就是去除空氣中CO2和原水中H2S氣體，提高水中的pH值。

3.2.1 接觸氧化除鐵機理

曝氣后，含鐵的地下水通過濾池過濾，幾天后在濾料表面自然生成棕褐色的具有接觸催化能力的鐵質(zhì)活性濾膜，其化學(xué)組成為Fe(OH)3·2H2O?；钚詾V膜通過離子交換吸附水中的二價鐵，其反應(yīng)為:

當(dāng)水中有溶解氧時，被吸附的二價鐵離子在活性濾膜的催化下迅速水解氧化，其反應(yīng)為:

從而達到了除鐵目的，反應(yīng)生成物為活性濾膜參與反應(yīng)，所以，鐵質(zhì)活性濾膜接觸氧化除鐵是自催化過程。

3.2.2 接觸氧化除錳機理

曝氣后，含錳的地下水通過濾池過濾，自然地生成一種具有接觸催化作用的錳的氧化物的水化物a型Mn3O4·XH2O，該化合物能通過離子交換吸附水中的二價錳離子:

當(dāng)水中有溶解氧時，被吸附的二價錳在該水化物的催化下被迅速氧化，生成新的a型錳的氧化物的水化物:

從而達到除錳的目的，生成物又可作為催化劑參與吸附和氧化反應(yīng)。所以a型Mn3O4·H2O氧化二價錳是自催化反應(yīng)過程，該物質(zhì)是組成活性濾膜的具有活性的物質(zhì)之一。

4 需要注意的問題

需要注意的問題有9個方面:

1)除鐵濾料的成熟期:使用新濾料過濾含鐵地下水時，需要3～7 d時間，在濾料表面生成棕褐色的鐵質(zhì)濾膜后，濾料成熟。

2)除錳濾料的成熟期:使用新濾料過濾含錳地下水時，需要2～6個月時間，在濾料表面生成黑色的錳質(zhì)濾膜后，濾料成熟。

3)濾料的種類:除鐵除錳濾料常用的有石英砂和錳砂。石英砂只是個過濾載體，基本對除鐵除錳沒有大的效果。錳砂濾料本身有高價錳化合物，有效物為MnO2，天然錳砂是一種很強的氧化劑(注:MnO2≥35%既可除鐵，又能除錳;MnO2≤30%只能用于地下水除鐵)，可以氧化并去除地下水中的鐵和錳。

4)濾速控制:濾速越大，過濾處理后的水質(zhì)越差，所以控制濾速是保證處理后水質(zhì)的一個重要條件。

活性濾膜會隨時間延長逐步老化，催化能力下降，因而除鐵除錳濾池，希望長時間連續(xù)過濾工作，保持有新鮮的有活性的濾膜，短時間的過濾，不利于去除水中的鐵和錳。

5)濾池反沖洗:濾池在過濾過程中，將原水中除掉的鐵和錳的化合物截留在濾料中，長時間工作將堵塞濾料層，出水量下降。為了保證濾池正常工作，需要定期用水對濾池進行反沖洗，把堵塞濾料的鐵和錳的化合物沖洗出去，但同時也會沖掉一部分活性濾膜，所以反沖洗強度不能太大，時間不能太長，反沖洗強度除鐵濾池為18～20 L/(S·m2)，除錳濾池為16～20 L/(S·m2)。反沖洗時間除鐵濾池為10～15 min，除錳濾池為5～10 min。

6)反沖洗廢水污染性很大，所以要有合適的反沖洗廢水排放場所。

7)鐵和錳在處理過程中相互干擾，錳的還原電位較高，只有在鐵含量較低時，除錳效果會更好。

8)原水的pH值對除鐵除錳影響很大，原水中的pH值越高，越有利于鐵和錳的氧化及去除。

9)原水中的有機物、總硬度、水溫等都對除鐵除錳有影響。

5 建議

建議對出廠水進行消毒處理，農(nóng)村小型水廠可用次氯酸納或二氧化氯作為滅菌劑。防止出廠水在儲存和輸送過程中被二次污染。

建議定期對水處理生產(chǎn)情況進行水質(zhì)化驗分析，保證出廠水質(zhì)達到《農(nóng)村實施〈生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)〉準(zhǔn)則》的要求。

［1］ 中華人民共和國水利部.SL310—2004村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2005.

［2］ 《給水排水設(shè)計手冊》編委會.給水排水設(shè)計手冊［S］.沈陽:北方工業(yè)出版社，2007.

［3］ 衛(wèi)生部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

［4］ 苑寶玲，王洪杰.水處理新技術(shù)原理與應(yīng)用［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.