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 1 mg/L 的铁需要 0.1432 mg/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 1 mg/L 的锰需要 0.2912 mg/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：

1. 提供一个缓冲（弹性）以应付铁、锰量波动。
2. 使水质更为理想。
3. 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) = 10 mg/L，(Mn) = 2.5 mg/L，初始氧 = 0.0 mg/L
需氧量 = 0.1432 × 10 + 0.2912 × 2.5 + 5.0 - 0.0
= 1.432 + 0.728 + 5
= 7.16 mg/L 水流量

G. 理论空气需要量

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

示例：铁的需氧量为 7.16 mg/L，水流量为 100 L/min。
理论空气需要量 = (100 L/min) × (7.16 mg/L) / 252.4 mg/L = 2.84 L/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 11.36 L/min。根据特殊情况，可以在此基础上加 10%～20% 的安全系数。