第1章 水循环与水资源 1
1.1 地球上的水储量 1
1.2 自然界水文循环 2
1.3 地球水资源分布 4
1.3.1 各大洲的水资源及分布 5
1.3.2 中国的水资源及分布 6
1.4 我国含铁锰地下水的分布及水质类型 10
1.4.1 含铁锰地下水的成因 10
1.4.2 我国含铁锰地下水的分布及水质类型 12
第2章 生活与生产用水中铁锰的危害及允许浓度 15
2.1 天然水中的铁和锰 15
2.2 生活饮用水与生产用水中铁锰的危害 16
2.3 铁锰与人类健康 17
2.3.1 铁的生理功能 17
2.3.2 锰的生理功能 20
2.4 生活饮用水与工业用水中铁锰浓度标准 22
第3章 饮水除铁除锰科学技术的发展历程 24
3.1 早期饮用水除铁技术 24
3.1.1 曝气直接氧化除铁 24
3.1.2 氯氧化除铁 25
3.2 早期饮用水除锰技术 26
3.2.1 锰沸石法 27
3.2.2 高锰酸钾氧化法 27
3.2.3 氯接触氧化除锰法 28
3.2.4 碱化除锰 32
3.3 曝气接触过滤除铁除锰技术的发展 32
3.3.1 曝气接触过滤除铁技术研究历程 32
3.3.2 空气氧化接触过滤除锰工艺的探求 33
3.4 生物固锰除锰机理与工程技术 34
3.4.1 生物固锰除锰机理的发现与确立 34
3.4.2 生物除铁除锰水厂的工艺技术变革 35
第4章 生物除铁除锰滤池理论模型 37
4.1 接触氧化除铁机制 37
4.1.1 接触氧化除铁工艺的基本流程与特点 37
4.1.2 接触氧化除铁滤池的活性定位 39
4.1.3 滤砂表面披覆物中的触媒物质 40
4.1.4 除铁触媒的矿物学特征 41
4.1.5 除铁滤沙表面披覆物的结构 42
4.1.6 接触氧化除铁机制与接触氧化反应 44
4.2 生物除锰滤池中生物量与除锰率的相关性研究 44
4.2.1 模拟滤柱试验 44
4.2.2 生产性试验 48
4.2.3 试验室试验 48
4.2.4 分析与讨论 49
4.3 生物滤层除锰能力的活性定位 53
4.3.1 生物滤层除锰活性的验证 53
4.3.2 生物滤层滤料的除锰活性分析 56
4.4 Fe2＋对生物除锰滤层的作用 58
4.4.1 无Fe2＋含锰地下水成熟生物滤层过滤试验 58
4.4.2 无Fe2＋含锰水的除锰生物滤层培养试验 60
4.4.3 天然地下水除铁除锰生物滤层培养试验 60
4.5 生物滤层与无菌滤层的除铁性能研究 63
4.5.1 生物滤层与无菌滤层的除铁性能研究 63
4.5.2 化学接触氧化除铁滤层与生物除铁除锰滤层内铁泥的性状 64
4.6 生物滤层中铁锰同时去除的研究 65
4.6.1 鞍山大赵台水厂的生物滤柱试验研究 65
4.6.2 抚顺开发区除铁除锰水厂生产性试验研究 68
4.6.3 长春市双阳除铁除锰水厂滤柱试验 69
4.6.4 生物滤层铁锰同池去除的规律研究 70
4.6.5 生物固锰除锰理论 72
4.7 生物除铁除锰滤池理论模型 72
第5章 伴生氨氮高铁锰地下水净化技术初探 75
5.1 伴生氨氮高铁锰地下水深度净化课题的提出 75
5.1.1 松北区供水系统概况 76
5.1.2 松北区供水系统改扩建工程 77
5.1.3 一期净水间工艺改造效果 77
5.1.4 研究方向和内容 77
5.2 高浓度Fe2＋与Mn2＋氧化还原互动关系 78
5.2.1 铁锰的氧化还原电位与氧化还原反应 79
5.2.2 双层滤料在高铁高锰地下水净化中的应用 83
第6章 地下水中Fe2＋、Mn2＋、NH＋4等还原物的氧化需氧量 88
6.1 Fe2＋、Mn2＋、NH＋4的溶解氧需求及消耗规律的试验研究 89
6.1.1 生产系统除铁除锰生物滤层的培养 89
6.1.2 溶解氧充足情况下除锰生物滤层的培养试验 91
6.1.3 成熟生物除锰滤池短期停产对活性的影响 93
6.2 生物除锰滤层的硝化活性及氨氮去除极限浓度研究 97
6.2.1 伴生氨氮高铁锰地下水生物滤层的氨氮去除极限 97
6.2.2 伴生氨氮微铁高锰地下水生物滤层的氨氮去除极限 100
6.3 生物除锰滤层中氨氮转化过程及对Mn2＋生物氧化的影响 103
6.3.1 生物除锰滤层中氨氮的转化规律 103
6.3.2 氨氮对生物滤层除锰活性影响的研究 106
第7章 伴生氨氮高铁锰地下水净化试验研究 110
7.1 滤柱模拟试验研究 110
7.1.1 生产滤池未成熟滤砂模拟滤柱试验 111
7.1.2 新砂模拟滤柱试验 112
7.1.3 成熟滤砂模拟柱试验 113
7.2 生产性试验研究 114
7.2.1 生产性试验系统改造 114
7.2.2 生产性试验效果 114
第8章 伴生氨氮高铁锰地下水生物净化滤层微生物学研究 116
8.1 伴生氨氮高铁锰地下水净化滤层中锰氧化菌群落结构分析 116
8.1.1 滤料表面形态及能谱分析 116
8.1.2 滤料微生物群落结构及演替规律分析 117
8.2 广谱锰氧化菌的分离与筛选 118
8.3 典型锰氧化菌的形态特征 119
8.3.1 MSB-4的形态特征 119
8.3.2 MS604的形态特征 120
8.3.3 MB4的形态特征 120
8.3.4 MB5的形态特征 121
8.4 典型锰氧化菌功能定位 122
8.5 典型锰氧化菌生理生化特性 124
8.6 典型锰氧化菌的16SrDNA系统发育分析 125
8.6.1 MSB-4 16SrDNA系统发育分析 125
8.6.2 MS604 16SrDNA系统发育分析 126
8.6.3 MB4 16SrDNA系统发育分析 127
8.7 典型锰氧化菌锰代谢特征分析 130
8.7.1 MSB-4锰代谢特征分析 131
8.7.2 MS604锰代谢特征分析 134
8.7.3 MB4锰代谢特征分析 136
8.7.4 MB5锰代谢特征分析 138
8.8 典型锰氧化菌酶学特性 139
8.8.1 酶活性功能定位 139
8.8.2 温度对胞外酶活性的影响 140
8.8.3 pH对胞外酶活性的影响 141
8.8.4 金属离子对胞外酶活性的影响 143
8.8.5 胞外酶Km和Vmax的确定 145
8.9 典型锰氧化菌铁锰同步去除特征 147
8.9.1 MSB-4铁锰同步去除特征 147
8.9.2 MS604铁锰同步去除特征 148
8.10 高效锰氧化菌群的构筑与工程应用研究 148
8.10.1 高效锰氧化菌群的构筑 149
8.10.2 固定化微生物滤柱的启动与工艺运行 150
8.10.3 反应器运行过程中微生物系统动态研究 153
第9章 高浓度铁锰地下水供水系统规划与设计 159
9.1 供水系统规划 159
9.1.1 水源地选择与井群布置 159
9.1.2 高浓度铁锰地下水供水系统的总体布局 159
9.2 生物除铁除锰水厂流程设计 160
9.2.1 标准流程 160
9.2.2 高铁锰地下水生物净化流程 161
9.2.3 伴生氨氮高铁锰地下水生物净化流程 161
9.2.4 两级曝气＋两级过滤流程 161
9.3 单体构筑物设计 161
9.3.1 曝气装置 161
9.3.2 生物除铁除锰滤池设计 166
9.4 生物除铁除锰滤池的培养与运行 170
9.4.1 除铁除锰生物滤层的建立 170
9.4.2 伴生氨氮高铁锰地下水生物滤层的快速启动 176
9.4.3 生物除铁除锰滤池运行中的维护和管理 178
第10章 各种典型含铁含锰地下水生物净化流程和工程示范 182
10.1 含铁锰地下水典型生物净化流程 183
10.1.1 沈阳经济开发区生物除铁除锰水厂的设计 183
10.1.2 生物除铁除锰滤池的接种培养与成熟 187
10.1.3 生物除铁除锰滤池的正常运行 189
10.1.4 讨论 190
10.1.5 结论 191
10.2 高浓度铁锰地下水生物净化流程 192
10.2.1 东丰县水资源概况 192
10.2.2 第二水厂扩建工程 192
10.3 超高浓度铁锰地下水二级生物净化流程 197
10.4 伴生氨氮高铁锰地下水生物净化流程 198
10.5 哈尔滨松北区前进水厂 199
10.5.1 水源与水质 199
10.5.2 净水厂设计 200
10.5.3 生产运行效果 202
参考文献 203