曝气氧化脱铁除锰

A. 水的化学性质

水的 PH 值对铁和锰的氧化和沉淀是一个关键参数。

对于铁的曝气氧化，水的 PH 值至少为 7.2，理想值应维持在 7.5～8.0 之间。

如果有锰存在，PH 值最小推荐为 9.5，低于此数值锰的空气氧化率很低。

如果 PH 值或碱度较低，可能需要添加碱性原料，如氢氧化钠一类以提高 PH 值。

B. 其他因素

铁和锰的空气氧化不是立即完成的。基于此点考虑，建议采用一个接触池或停留池以提供足够的时间完成氧化和沉淀。按实际条件，接触时间在 5～15 分钟范围内。

C. 反应方程式

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

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

D. 比率

铁的原子量为 55.847。当一个氧分子与四个铁原子反应时，铁原子反应重量为此值的 4 倍，即 223.39。氧的分子量为 31.999，反应比率为 31.999/223.39，即 0.1432。这意味着氧化 1mg/L 的铁需要 0.1432mg/L 的氧（按铁测量）。

锰的原子量是 54.938。当两个锰原子与一个氧分子反应时，锰原子反应重量是此值的 2 倍，即 109.88。氧的分子量为 31.999，反应比率为 31.999/109.88，即 0.2912。这意味着氧化 1mg/L 的锰需要 0.2912mg/L 的氧（按锰测量）。

E. 残留氧

充足的空气必须射入到水中以维持所需的残留氧，其目的是：

﹡提供一个缓冲（弹性）以应付铁、锰量波动。
﹡使水质更为理想。
﹡创造氧与水的混合效果，使铁、锰与氧的反应变得更迅速和充分。

F. 理论需氧量

理论需氧量＝[Xf·(Fe)]＋[Xm·(Mn)]＋R

Xf＝铁反应系数
（Fe）＝铁浓度，mg/L
Xm＝锰反应系数
（Mn）＝锰浓度，mg/L
R＝最终残留氧＝（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. 理论空气需要量

在 20℃、1 个大气压下，空气的密度为 1.2047g/L。空气的含氧量为 20.95%，每升空气含氧量为（1.2047g/L）×（0.2095）=0.2524g/L=252.4mg/L。

示例：铁的需氧量为 7.16mg/L，水流量为 100L/min。
理论空气需要量=（100L/min）(7.16mg/L)/252.4mg/L=2.84L/min 空气

H. 实际空气需要量

射流器的效率在 25%～30%之间，取 25%的保守值。实际空气需要量是理论空气需要量的 4 倍。

所以，实际空气需要量为 11.36L/min。根据特殊情况，可以在此基础上加 10%～20%的安全系数。