地壳中铁的平均含量不高，铁元素必须得在某些地方集中起来，才能形成铁矿。铁矿还有些铁矿是岩浆活动造成的。岩浆在地下或地面附近冷却凝结时，可以分离出铁矿物，并在一定的部位集中起来；岩浆与周围岩石接触时，在条件合适的时候，也可以相互作用，发生变化，形成铁矿。......
2023-11-22
地下水除铁方法优化：有效去除水源中的铁元素
【摘要】：含铁地下水由于在地下，铁是以Fe2+状态存在。这个过程称为曝气除铁，其反应如下曝气后的水再经过滤处理即可除去Fe3沉淀物。跌水高度一般在0.5～1.0m时，即可满足含铁量在5～10mg/L的地下水除铁的要求。在低pH值下，不利于除铁反应的进行。图2-5加气阀曝气除铁系统1—水泵；2—吸水管；3—加气阀；4—空气混合水；5—除铁水；6—锰砂过滤器；7—清水图2-6加气阀结构图锰砂除铁一般适合于地下水含铁量小于20mg/L的除铁。
我国含铁的地下水分布颇广，一般含铁量在4～30mg/L左右。含铁地下水由于在地下，铁是以Fe2+状态存在。这种水刚抽到地面时，水质清澈干净，但有铁腥味；时间略长，水质即发浑，洗涤织物及器具时会留下锈色斑点。Fe2+离子极易污染离子交换树脂，使树脂中毒而降低交换能力。当用含铁水作锅炉补给水时，容易在锅炉受热面上结成铁垢，不仅影响传热，还易引起管壁腐蚀。冷却水中铁含量超过0.5mg/L时，会促使铁细菌繁殖，产生的粘泥除会堵塞管路外，还会加速换热设备的腐蚀。因此，除铁要引起足够的重视。
常用的除铁方法是曝气除铁和锰砂过滤除铁。
1.曝气除铁法
Fe2+极易被氧气、氯气、高锰酸钾等氧化剂氧化成Fe3+。地下水中Fe2+常以Fe（HCO3）2化合物存在。当水提到地面遇到空气中的氧时，Fe2+即被氧化成Fe3+，形成难溶的红棕色Fe（OH）3沉淀。因此，可利用空气中氧气使水中Fe2+氧化成Fe3+，形成Fe（OH）3沉淀达到除铁的目的。这个过程称为曝气除铁，其反应如下
曝气后的水再经过滤处理即可除去Fe（OH）3沉淀物。
曝气氧化法出铁一般适用于水中含铁浓度在5～10mg/L，pH值在6.5～7.0范围内。处理后水中含铁可降至0.3mg/L以下。
常用的曝气装置有莲蓬头曝气装置和跌水曝气装置。图2-1为莲蓬头曝气装置。
图2-1 莲蓬头曝气除铁装置
莲蓬头曝气装置一般直接置于重力式过滤池的上面，使喷头淋水量与过滤池出水量保持相等即可。当原水中Fe2+含量小于5mg/L时，喷头距水面高1.5m即可；当Fe2+含量大于10mg/L时，高度为2.5m较好。喷头直径为150～300mm，喷头上孔眼直径为3～6mm。这种装置结构简单、操作方便；但喷淋时水易散失，喷头孔眼易被铁的沉积物堵塞，影响喷水效果。
另一种装置为跌水曝气。如图2-2所示。将地下水提至地面后经溢流堰或者水管，自高处自由下落，使水流变薄变细。水在下落过程中，可与空气充分接触，达到曝气目的。
通常可将重力式无阀滤池的跌水装置的高度适当增加即可。跌水高度一般在0.5～1.0m时，即可满足含铁量在5～10mg/L的地下水除铁的要求。如原水pH值低于6.5以下，这种装置除铁效果较差，因在曝气过程中，空气中O2可充分溶入水中，但水中CO2不易逸出，原水pH值提高有限。在低pH值下，不利于除铁反应的进行。也可设置一个小型的跌水曝气水池，再将曝气后的水经过机械压力过滤器进行过滤净化。
图2-2 跌水曝气示意图
1—水舌；2—空气泡
2.锰砂过滤除铁法
天然锰砂中含有MnO2，它是将Fe2+氧化成Fe3+的良好催化剂，其催化反应为
Fe（OH）3气沉淀物经锰砂层过滤后除去。因此，锰砂既是催化剂又是滤料。
锰砂过滤除铁反应中，仍要求水中有足够的溶解O2。因此，锰砂过滤除铁装置往往是将曝气装置和锰砂过滤器结合在一起组成。图2-3所示为在锰砂为滤料的压力式过滤器前加一个气水混合装置，使原水先进行曝气充氧，再经锰砂过滤器催化后再净化。图2-4为气水混合器示意图。
图2-3 气水混合器曝气除铁系统
1—水泵；2—气水混合器；3—锰砂过滤器；4—清水
图2-4 气水混合器示意图
此外还有选用水射流泵亦称加气阀，通过高速水流在加气阀中形成的真空将空气吸入，与原水充分混合曝气后，再进入锰砂过滤器进行催化、净化。图2-5及图2-6分别为加气阀曝气除铁系统和加气阀结构图。
图2-5 加气阀曝气除铁系统
1—水泵；2—吸水管；3—加气阀；4—空气混合水；5—除铁水；6—锰砂过滤器；7—清水
图2-6 加气阀结构图
锰砂除铁一般适合于地下水含铁量小于20mg/L的除铁。
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