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含鐵錳地下水的形成

鐵在地球表面分布很廣，地殼中的鐵質(zhì)多半分散在各種晶質(zhì)巖和沉積巖中，它們都是難溶性的化合

物。這些鐵質(zhì)大量的進(jìn)入水中，一般通過(guò)以下幾種途徑：

1.

含碳酸的地下水，對(duì)巖層中二價(jià)鐵的氧化物起溶解作用。

在水的循環(huán)中，部分雨水由地表滲入地下的過(guò)程中，一般都要經(jīng)過(guò)富含有機(jī)物的表土層。土壤中的

有機(jī)物在微生物的作用下，被分解而產(chǎn)生出大量二氧化碳，這些二氧化碳溶于水中便使地下水含有大量的

碳酸。含有碳酸的地下水經(jīng)過(guò)地層的滲透和過(guò)濾，能逐漸溶解巖層中二價(jià)鐵的氧化物，而生成可溶于水的

重碳酸亞鐵：

一、含鐵錳地下水的形成  鐵在地球表面分布很廣，地殼中的鐵質(zhì)多半分散在各種晶質(zhì)巖和沉積巖中，它們都是難溶性的化合 物。這些鐵質(zhì)大量的進(jìn)入水中，一般通過(guò)以下幾種途徑：  1.含碳酸的地下水，對(duì)巖層中二價(jià)鐵的氧化物起溶解作用。  在水的循環(huán)中，部分雨水由地表滲入地下的過(guò)程中，一般都要經(jīng)過(guò)富含有機(jī)物的表土層。土壤中的有機(jī)物在微生物的作用下，被分解而產(chǎn)生出大量二氧化碳，這些二氧化碳溶于水中便使地下水含有大量的碳酸。含有碳酸的地下水經(jīng)過(guò)地層的滲透和過(guò)濾，能逐漸溶解巖層中二價(jià)鐵的氧化物，而生成可溶于水的重碳酸亞鐵：FeO+2CO2+H2O=Fe(HCO3)2 

當(dāng)巖層中有碳酸亞鐵存在時(shí)，碳酸亞鐵在碳酸作用下也能生成溶解于重碳酸亞鐵。

 FeCO3+CO2+H2O=Fe(HCO3)2  

2.三價(jià)鐵的氧化物在還原條件下被還原而溶解于水。在含有機(jī)質(zhì)的地層中，常由于微生物的強(qiáng)烈作用而處在還原條件下時(shí)，水中的溶解氧被消耗殆盡，而由于有機(jī)物的分解作用，產(chǎn)生出相當(dāng)數(shù)量的硫化氫和二氧化碳。在這種條件下，地層中的三價(jià)鐵首先被硫化氫還原生成FeS沉淀。  Fe2O3+3H2S=2FeS+3H2O+S 

 生成的硫化鐵在碳酸作用下又生成溶解于水中的Fe(HCO3)2。

 FeS+2CO2+ 2H2O= Fe(HCO3)2+H2S 

有機(jī)物質(zhì)對(duì)鐵質(zhì)的溶解作用。有些有機(jī)酸能將巖層中的三價(jià)鐵還原成為二價(jià)鐵而使之溶解于水中，還有一些有機(jī)物能和鐵質(zhì)生成復(fù)雜的有機(jī)鐵而溶于水中。綜上所述，一般地下水中主要含有二價(jià)鐵的重碳酸鹽，此外，還可能含有可溶性的有機(jī)鐵鹽。  許多資料中介紹，鐵和錳同時(shí)存在于天然水中，含鐵地下水因地區(qū)不同，或多或少含有一定量的錳，只有量的多少不同，在此對(duì)地下水的錳的形成就不再詳述了。

二.鐵、錳對(duì)日常生活及生產(chǎn)的危害

飲用含鐵地下水對(duì)人體健康，目前認(rèn)為尚無(wú)影響，但也不能超過(guò)一定含量，而長(zhǎng)期飲用含錳量較高的水，據(jù)醫(yī)學(xué)上講，可給一些人生理上造成一定的影響；含鐵、錳的水可使白色織物變黃，給水管道堵塞，給人們?nèi)粘Ｉ顜?lái)許多不便。生產(chǎn)中，鐵錳可使鍋爐結(jié)垢，使離子交換樹(shù)脂中毒失敗；在紡織品上產(chǎn)生銹斑；使釀造的飲料變色變味等，尤其是錳可使水產(chǎn)生更大的色變，鐵和錳有如此危害，因此國(guó)家規(guī)定生活用水中含鐵不超過(guò)0.3mg/l,錳不超過(guò)0.1mg/l。

三.水中鐵、錳的去除 

含鐵、錳地下水在地層中經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期滲透過(guò)濾，幾乎不含懸浮物，也不含溶解氧，一般水質(zhì)清澈透明。當(dāng)含鐵地下水被泵抽升至地面后，空氣中的氧便迅速溶解于水中，水中的二價(jià)重碳酸亞鐵便被氧化成的三價(jià)鐵，三價(jià)鐵和水中的氫氧根結(jié)合生成不溶于水的氫氧化鐵沉淀由水中析出，其反應(yīng)式如下：

 4Fe(HCO3)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3 ↓+8CO2 

 依據(jù)以上原理，在地下水除鐵中，一般工藝選用二步法。第一步向含鐵水中溶氧，將二價(jià)鐵氧化成幾乎不溶于水的三價(jià)鐵，第二步是過(guò)濾除去三價(jià)鐵的沉淀物，使水得到凈化。  在東北地區(qū)除鐵工藝設(shè)計(jì)中，分為地上溶氧濾池過(guò)濾法和地下溶氧地層過(guò)濾法。所謂地上溶解氧是將水抽至地面后，人為的將空氣和水接觸，使空氣中的氧溶解于水中，再經(jīng)過(guò)濾除鐵。

所謂地下溶解氧地層過(guò)濾法，是將溶有大量氧氣的水注入回灌井內(nèi)， 溶于水中的氧與水中的二價(jià)鐵生成三價(jià)鐵。然后，經(jīng)天然地下巖層過(guò)濾后，再?gòu)乃淳畬⑺橹恋孛妫椭粮饔脩?/p>

四.地下水除鐵除錳工藝流程 

 地上式溶解氧法除鐵除錳工藝流程，有幾種形式。選用什么樣的流程主要取決于原水的化學(xué)成分，如水的堿性；鐵和錳的含量。在北方寒冷地區(qū)，當(dāng)水中堿度大于2.0mg/l；鐵小于2.0mg/l；錳小于1.5mg/l時(shí)可采用簡(jiǎn)單爆氣一級(jí)過(guò)濾法處理，達(dá)到除鐵除錳的目的。當(dāng)水中鐵的含量大于5mg/l；錳大于1.5mg/l時(shí)一般采用二級(jí)過(guò)濾工藝，一級(jí)過(guò)濾先除鐵，二級(jí)過(guò)濾再除錳原因是當(dāng)鐵和錳同時(shí)存在于水中時(shí)，鐵能干擾 錳的去除，特別是鐵和錳的含量較高時(shí)，除錳就更困難。