Существуют различные процессы очистки, которые используются для удаления железа и марганца из грунтовых вод для снабжения питьевой водой. Железо и марганец обычно находятся в подземных водах в растворенном состоянии, но при этом вода может казаться прозрачной и чистой. Несмотря на то что используются различные менее распространенные методы обработки (такие как ионный обмен), большинство систем обработки железа и марганца окисляют двухвалентное состояние (чистое железо) до трехвалентного (осадочного) состояния, так что твердые частицы могут затем отфильтровываться.
Окисление железа может быть выполнено с помощью аэрации, хлора (газ, гипохлорит натрия, гипохлорит кальция или образование гипохлорита натрия в электролизёре и его подача во входной патрубок), диоксида хлора, перманганата калия (или натрия) или озона. Наиболее распространенными методами являются аэрация и подача хлора.
Фильтрующие материалы, используемые для удаления железа после окисления, включают смешанные среды из фильтровальных песков, гравия и антрацита; или фильтрующие материалы, такие как кремнезем или керамзит, которые покрыты слоем марганца, или особый тип высокочистого диоксида марганца, такой как гранулы "Pro-OX MnO2".
Фильтровальный песок может применяться в сочетании с антрацитовым углём, обычно применяется с традиционным осаждением и фильтрацией, используется в течение многих лет для удаления осаждённых железа и марганца. Такой процесс часто работает при более низких скоростях потока по сравнению с фильтрующей загрузкой с покрытием диоксидом марганца.
Несколько различных типов фильтрующих материалов с диоксидом марганца используются для обработки железа и марганца. Покрытия из диоксида марганца служат катализатором окисления и восстановления железа и марганца. Покрытые фильтрующие материалы, как правило, содержат 1-10% оксида марганца в покрытии поверх минеральной подложки, такой как диоксид кремния, доломит или керамзит.
Чтобы обеспечить окислительную способность для осаждения железа и марганца, фильтрующая загрузка автоматически очищается и регенерируется (восстанавливается) перманганатом калия.
В некоторых случаях, когда вода имеет запах сероводорода и / или железные бактерии, предварительное хлорирование или впрыск газообразного озона также способствует окислению сероводорода и дезинфекции воды.
Существует другой тип фильтрующей загрузки для удаления примесей железа и марганца из воды - деферризации. В отличие от керамзита с нанесенным на него оксидом марганца, фильтры обезжелезиватели на основе чистого диоксида марганца используют природную добытую твердую руду из оксида марганца в относительно чистой форме.
Большая часть марганцевой руды часто содержится в более низких концентрациях, чем 50% марганца, и широко используется в производстве батарей и во многих других важных промышленных отраслях. В нескольких районах мира существуют шахты, содержащие марганец с очень высокой концентрацией оксида марганца с высокоактивной структурой пиролузита. Этот минерал отбирается, сортируется и промывается при изготовлении фильтрующих загрузок специально для очистки воды.
В фильтрующих средах с твердым сердечником из диоксида марганца, таких как сертифицированная NSF среда Pro-OX, используются процессы окисления-восстановления и фильтрации, такие как гринсанд, но с гораздо более высоким уровнем производительности. Фильтрующий материал, сертифицированный Pro-OX NSF, содержит более 85% диоксида марганца.
Преимущества природных чистых сред MnO2: традиционные фильтрующие среды, покрытые диоксидом марганца, работают со скоростью до 15-20 литров в минуту на 0,5 м2 площади фильтра. Высокочистый фильтрующий материал Pro-OX работает с более высоким уровнем производительности, что позволяет реализовать более высокую пропускную способность и использовать более высокие скорости потока с меньшими фильтрующими корпусами. В зависимости от pH и других факторов химического состава воды может не потребоваться впрыскивание окислителей и/или аэрация.
Производительность этого типа среды напрямую связана с чистотой руды из диоксида марганца, пористостью гранул и уровнем высокоактивных участков в структуре минералов. Чем выше чистота и пористость среды, тем больше размер частиц (высокий однородный коэффициент) может оказать огромное влияние на эффективность этого типа диоксида марганца.
Загрузка-носитель Pro-OX имеет в основном однородный размер частиц и высокий равномерный коэффициент, что обеспечивает лучшую производительность. Он также имеет очень активно-развитую структуру и обладает высокой пористостью. Сочетание размера частиц, очень активной минеральной структуры и высокой пористости создаёт условия, при которых он может легко фильтровать с более высокой скоростью, традиционные материалы - до 35 литров в минуту на 0,5 м2 площади фильтра.
Во многих ситуациях, где ОВП может быть поднят выше 200 милливольт с помощью только аэрации, химическая регенерация или введение хлора или озона не требуется. Аэрационная очистная установка будет включать в себя подачу воздуха под давлением, когда вода протекает через резервуар с растворенным воздухом. Это увеличивает концентрацию растворенного кислорода в воде и интенсифицирует процесс окисления железа и марганца с последующей их сорбционной фильтрацией на пористых фильтрующих загрузкой и дальнейшим смывом в канализацию с дренажной водой при очередной регенерации фильтра.