1 除铁理论与工艺

铁的常见化合价有十2价和十3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〔1〕。

   1.1 空气自然氧化除铁

   建国初期，国内地下水除铁大多采用的自然氧化除铁工艺。其基本原理是曝气充氧后将亚铁氧化为三价铁，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，在充氧的同时散除地下水中的游离CO2以提高pH值，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。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。

   液面覆盖球的原料是聚丙烯，经过收缩就成圆形塑料的填料，液面覆盖球有稳定的重心的，其每个边都会重叠的，且覆盖的效果也是非常好的。

   1.2 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，在锰砂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+。我国绝大多数地下水pH值都是高于6.0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5～30min即可。同时，铁的去除不受溶解性硅酸价的影响。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〔2〕。

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。

   1.3 生物氧化除铁

   在除铁的研究实践中，有人在除铁滤池中检测到了铁细菌的存在，并发现生物在铁的去除过程中起很大作用，提出了生物除铁的观点。Pierre Mouchet〔4〕在低含铁量(0.75～1.1 mg/L)和低含铁量(0～0.7mg/L)的情况下发现生物在除铁过程中有很大的作用，认为生物是铁去除的主要原因。Catherine V.Tremblay〔5〕也在低溶解氧含量下发现生物除铁作用的存在。

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