曝氣氧化脫鐵除錳

A. 水的化學性質

水的 PH 值對鐵和錳的氧化和沉澱是一個關鍵參數。

對於鐵的曝氣氧化，水的 PH 值至少為 7.2，理想值應維持在 7.5～8.0 之間。

如果有錳存在，PH 值最小推薦為 9.5，低於此數值錳的空氣氧化率很低。

如果 PH 值或鹼度較低，可能需要添加鹼性原料，如氫氧化鈉一類以提高 PH 值。

B. 其他因素

鐵和錳的空氣氧化不是立即完成的。基於此點考慮，建議採用一個接觸池或停留池以提供足夠的時間完成氧化和沉澱。按實際條件，接觸時間在 5～15 分鐘範圍內。

C. 反應方程式

鐵離子氧化方程式：
4Fe(HCO₃)₂＋O₂＋2H₂O→4Fe(OH)₃＋8CO₂

錳離子氧化方程式：
2Mn(HCO₃)₂＋O₂＋2H₂O→2Mn(OH)₄＋4CO₂

D. 比率

鐵的原子量為 55.847。當一個氧分子與四個鐵原子反應時，鐵原子反應重量為此值的 4 倍，即 223.39。氧的分子量為 31.999，反應比率為 31.999/223.39，即 0.1432。這意味着氧化 1mg/L 的鐵需要 0.1432mg/L 的氧（按鐵測量）。

錳的原子量是 54.938。當兩個錳原子與一個氧分子反應時，錳原子反應重量是此值的 2 倍，即 109.88。氧的分子量為 31.999，反應比率為 31.999/109.88，即 0.2912。這意味着氧化 1mg/L 的錳需要 0.2912mg/L 的氧（按錳測量）。

E. 殘留氧

充足的空氣必須射入到水中以維持所需的殘留氧，其目的是：

﹡提供一個緩衝（彈性）以應付鐵、錳量波動。
﹡使水質更為理想。
﹡創造氧與水的混合效果，使鐵、錳與氧的反應變得更迅速和充分。

F. 理論需氧量

理論需氧量＝[Xf·(Fe)]＋[Xm·(Mn)]＋R

Xf＝鐵反應係數
（Fe）＝鐵濃度，mg/L
Xm＝錳反應係數
（Mn）＝錳濃度，mg/L
R＝最終殘留氧＝（5.0－初始氧）mg/L

示例：（Fe）=10mg/L，（Mn）＝2.5mg/L，初始氧=0.0mg/L
需氧量=0.1432×10＋0.2912×2.5＋5.0-0.0
=1.432＋0.728＋5
=7.16mg/L 水流量

G. 理論空氣需要量

在 20℃、1 個大氣壓下，空氣的密度為 1.2047g/L。空氣的含氧量為 20.95%，每升空氣含氧量為（1.2047g/L）×（0.2095）=0.2524g/L=252.4mg/L。

示例：鐵的需氧量為 7.16mg/L，水流量為 100L/min。
理論空氣需要量=（100L/min）(7.16mg/L)/252.4mg/L=2.84L/min 空氣

H. 實際空氣需要量

射流器的效率在 25%～30%之間，取 25%的保守值。實際空氣需要量是理論空氣需要量的 4 倍。

所以，實際空氣需要量為 11.36L/min。根據特殊情況，可以在此基礎上加 10%～20%的安全係數。