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第1章 绪论1

1．1我国地下水资源与利用状况1

我国的水资源1

地下水资源的分布与开发1

1．2地下水的物理、化学特性3

地下水的物理性质4

地下水的化学性质4

地下水环境背景值的形成5

1．3地下水污染6

地下水污染的含义6

地下水污染源及途径7

地下水污染状况7

地下水污染的特点8

地下水系统中污染物的迁移、转化与自净8

1．4含铁、锰地下水的特性10

自然界中铁、锰的存在及性质10

铁、锰离子的水化学效应11

微生物与铁、锰元素的循环12

地下水中铁、锰的来源14

含铁、锰地下水的分布16

1．5铁、锰与人类健康和工业生产17

铁的生理功能17

锰的生理功能20

含铁、锰水对生活和工业生产的危害22

生活饮用水与工业用水中铁、锰的浓度标准24

1．6地下水除铁除锰技术发展历程和趋势25

地下水除铁技术发展历程25

地下水除锰技术发展历程26

国外除铁除锰技术的发展27

除铁除锰技术的发展趋势27

第2章 传统地下水除铁技术29

2．1空气氧化除铁法29

空气氧化除铁法的基本流程29

Fe2＋的空气氧化速度30

Fe2＋氧化产物——氢氧化铁的性状34

空气氧化除铁流程的设计特点37

2．2氯氧化除铁法38

氯对Fe2＋的氧化38

投氯量的确定40

氯氧化除铁法的工艺流程41

2．3接触氧化除铁法44

接触氧化除铁的基本概念44

接触氧化除铁法的基本流程与特点45

接触氧化除铁触媒47

FeOOH的结构形态52

接触氧化除铁的机制62

接触氧化除铁工艺的设计与运行要点64

接触过滤法在除铁工艺技术中的位置70

第3章 传统地下水除锰技术72

3．1氯接触氧化过滤除锰73

锰的氧化去除机制73

确定投氯量的模型实验73

高NH4+-N含铁、锰地下水投氯量实验76

氯接触氧化过滤除锰生产装置在运行中应注意的问题78

锰氧化触媒的形态79

氯接触氧化过滤除锰的评价80

3．2碱化除锰81

3．3光化学氧化除锰82

3．4 KMn04氧化除锰85

3．5除铁与除锰流程组合85

3．6除铁除锰与氧化还原电位87

氧化还原电位（ORP）87

与除铁除锰相关的氧化还原系88

第4章 空气接触氧化除锰工艺的探求94

4．1空氧接触氧化除锰（高井雄的研究成果）94

实验装置和方法94

实验结果94

除锰机理的探求97

小结98

4．2锰质活性滤膜理论（哈尔滨工业大学李圭白先生研究成果）99

哈尔滨平房区除铁设备99

“锰质滤膜”理论101

4．3除铁除锰工艺的探索和工程实践（中国市政工程东北设计研究院的研究成果）103

沈阳市李官卜水源微污染地下水深度处理实验103

鞍山大赵台水厂除铁除锰实验107

4．4地下水除铁除锰现代观107

第5章 生物固锰除锰技术的理论研究108

5．1除锰滤池中生物量与Mn 2＋的氧化去除效率的研究108

模拟滤柱过滤实验108

生产性实验110

实验室的培养基实验110

分析与讨论111

5．2滤层生物活性来源的验证实验114

实验材料与方法114

结果与讨论115

5．3生物滤层滤料的活性分析117

实验材料117

实验方法117

结果和讨论118

5．4铁、锰在同一生物滤层中去除的实验研究119

鞍山大赵台水厂滤柱实验120

抚顺开发区除铁除锰水厂生产运行实验124

长春市双阳区水厂成熟滤柱实验125

5．5生物滤层铁、锰同时去除的规律探讨126

实验材料与方法126

结果与分析127

5．6滤层中F 2＋、Mn 2e、Mn＋离子氧化还原的动态研129

无Fe2＋含锰地下水成熟生物滤层过滤实验129

无Fe2＋水的生物滤层培养实验130

自然地下水培养实验132

5．7生物滤层与无菌滤层的除铁差异实验研究133

生物滤层与无菌滤层的除铁效果实验133

铁的生物氧化和非生物氧化所产生的铁泥的性状134

5．8生物固锰除锰理论的确立136

第6章 生物除铁除锰工艺的微生物学研究137

6．1自然界的铁、锰氧化、还原细菌137

6．2自然界中的铁、锰氧化和还原137

6．3铁、锰氧化还原细菌的分类139

6．4铁、锰氧化还原细菌的生理学145

代表性的铁、锰氧化细菌（属）145

从水厂分离到的铁、锰氧化细菌146

6．5细菌氧化铁、锰的机理150

生物氧化的类型150

细菌氧化Fe2＋的机理151

细菌氧化Mn2＋的机理152

6．6铁、锰氧化细菌的酶学研究153

细菌的生物催化剂——酶153

铁、锰氧化还原酶（系）155

6．7生物除铁除锰滤池156

滤料缝隙中的铁泥及其作用157

滤料上的生物膜及其特点157

滤层中生物量及其分布规律162

滤层中生物活性的变化规律164

滤层内的菌群形态166

铁、锰离子对亚硝化和硝化反应的不同效应167

6．8生物滤层中锰去除反应动力学研究169

生物除铁除锰动力学基础169

滤层内锰去除反应动力学分析170

滤层内锰去除反应动力学模型假设171

实验验证172

6．9微生物固定化技术175

微生物固定化过程175

影响微生物固定的重要因素177

生物除铁除锰滤池中的微生物固定技术177

第7章 生物固锰除锰理论工程应用技术研究179

7．1曝气溶氧的实验研究179

生物氧化除铁、除锰的需氧量179

生物除铁除锰滤层需氧量的测定180

曝气装置182

工程应用185

7．2生物除铁除锰滤池不同过滤方式的实验研究185

实验材料186

实验方法与结果186

7．3生物滤层结构188

均质滤料和级配滤料188

不同材质滤料生物滤层除铁除锰效能比较190

软质滤料192

天然轻质页岩193

双层滤料193

7．4除铁、除锰生物滤层的建立194

贫营养微生物的生态特性194

细菌的选择和接种195

培养过程的调控195

其他参数的调控197

生物除铁除锰滤层培养范例198

建立生物除铁除锰滤层的总结201

7．5生物除铁除锰水厂的设计与运行202

含铁含锰地下水供水系统的总体布局202

生物除铁除锰水厂标准流程203

单体构筑物设计参数203

生物除铁除锰水厂的维护和管理206

7．6生物除铁除锰工艺与锰质滤膜接触氧化除锰工艺的比较206

工艺流程的比较206

铁、锰氧化机制的比较207

去除效果的比较207

对微污染地下水的适应性208

经济性208

第8章 生物固锰除锰机理在工程中的应用209

8．1沈阳经济开发区生物除铁除锰水厂的设计209

供水水源与原水水质209

生物除铁除锰水厂的工艺设计209

生物除铁除锰滤池的接种培养与成熟213

生物除铁除锰滤池的正常运行214

讨论215

结论216

8．2兰西镇生物除铁除锰水厂216

水厂设计规模与供水水源216

取水形式与净水厂位置217

除铁除锰工艺方案的选择217

净水厂设计218

滤池接种、培养与运行221

讨论与分析222

8．3佳木斯江北大型地下水生物除铁除锰工程223

城市概况223

水源的选择223

净水厂设计225

8．4东丰县第二水厂228

东丰县城市与水资源概况228

第二水厂扩建工程228

8．5生物除铁除锰技术工程应用的总结231

原水水质与滤池的成熟期231

净化工艺流程233

8．6生物除铁除锰技术展望234

主题词索引235

主要参考文献239