台湾各地地下水含有铁锰者非常普遍,而工业用水及饮用水水质要求,对铁锰之限值也非常高,如表一所示。对一般家庭而言,铁、锰在水中容易沈殿,产生混浊之黄褐色至黑色的水,使衣物及水管具有污斑;铁及锰亦会帮助配水系统中之微生物繁殖,这些微生物之繁殖不加以处理,可能引起累积,而减少水管之输水有效断面积,且容易发生阻塞水表与开关阀等附件;当累积之微生物体老化脱落时,即会有气及不良味道的问题发生。

水中的铁、锰含量如表一所示,要求很高,皆在0.3ppm以内,每公升水中只要几亳克之铁、锰存在,水即会含有金属味道。地下水源较地面水更须经常去除铁、锰,地面水之铁、锰来源仅可能发生在深湖或水库深层之地面水,类似水源当水源才须去除铁,锰。游泳池之用水,若取自地下水,则去除铁、锰之设备是不可缺的,否则游泳池中的水会发生红水或黑水现象。

表1 各种工业用水及饮用水铁、锰之限值

工业类别

Fe(Mg/l)

Mn(mg/l)

Fe+Mn(mg/l)

罐头制造

0.2

0.2

0.2

饮料

0.2

0.2

0.2

糖果制造

0.2

0.2

0.2

制冰

0.03～0.2

0.2

0.2

洗衣业

0.2

0.2

0.2

冷却用水

0.3*

0.3

0.3*

空调用水

0.3*

0.3

0.3*

像片处理用水

0.05

0.03

0.05

苏打法纸浆

0.1

0.05

─

饮用水

0.3

0.05

─

注:*二价铁含量0.003(mg/l)

铁、锰之去除方法

存在水中之铁、锰有多种状态,因此铁、锰之去除,须依其状态而选择适当之方法。常见的去除铁、锰方法有氧化法、电解法、离子交换法及混凝沈淀过滤法。氧化法又分为曝气法、加氯氧化法及高锰酸钾氧化法。本文仅介绍氧化法及混凝沈淀过滤法。氧化法

氧化法

一、铁曝气氧化法:

水中不含二氧化碳时之氢碳酸铁可溶解到31mg/l(以Fe计),如提高pH使成为氢氧化亚铁时可溶解到数mg/l之量。但氧化为氢氧化铁时则减少到0.01mg/l以下,其反应式大致如:2Fe(HCO3)+ O2+H2O?2Fe(OH)3+4CO2。

理论上氧1mg/l可以氧化二价铁7mg/l,但因氧化反应速度甚慢,故需要与大量空气接触或提高pH等以增加反应速度,氧化後原水须经过沈淀、过滤处理。

水中二价铁用气曝处理时,最大因素为pH值,根据实验结果,pH值及气曝时间之影响如表二,即铁之氧曝氧化时,其pH值至少应调节到6.5以上,如要缩短处理时间,增加效果,更需提高pH值。一般地下水多含有二氧化碳,由於气曝可袪除二氧化碳,因此pH值升高,效果良好。且二价铁与三价铁接触时,可生氧化触媒作用增加反应速度,因此氧曝时采用焦煤式氧曝法效果较佳,但此法对有机酸铁并不发生作用。快滤池中,滤砂上面仍有大量空间,可以压缩机打入空气先进行气曝作用後,再进行过滤,在美国纽约有一除铁厂,不用气曝而将乳状石灰溶液灌入井中,再用压力式快滤法过滤去铁,此法可避免水管腐蚀之危险。

表2 pH值对铁之气曝氧化之影响

原水

气曝过滤水之Fe含量 (mg/l)

PH

Fe (mg/l)

气曝时间15分钟

气曝时间30分钟

气曝时间60分钟

5.0

5.5

5.9

6.1

6.5

6.6

6.8

7.0

7.4

8.0

10

10

10

10

10

10

10

10

10

10

9.0

5.5

5.0

4.4

2.8

0.7

0.2

0.1

0.1

-

4.6

4.0

3.5

1.8

0.2

0.1

7.5

4.0

3.5

2.5

0.3

0.1

二、锰之曝气氧化:

锰之气曝氧化需要pH值9以上效果才佳,根据实验结果如表三,如没有搅拌之空气氧化,更需要pH值10.2以上,否则甚难去除。二价锰与四价锰同样对氧化反应有触媒作用。

表3 pH值对二价锰之空气氧化影响(无搅拌)

原水

气曝过滤水之Mn含量 (mg/l)

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