Исследования А. И. Назарова показали, что слабый окислитель (кислород) в присутствии более сильного (хлора) активизируется. Это позволило разработать технологию деманганации воды, сущность которой сводится к глубокой аэрации воды, что влечет за собой повышение рН, обогащение воды кислородом воздуха, окисление железа(II) с образованием гидроксида. Затем в «водяную подушку» фильтра вводится хлор, воздействующий как окислитель и как катализатор окислительного действия растворенного кислорода. В результате в поровом пространстве фильтрующей загрузки формируется гидроксид железа (III), на поверхности которого адсорбируется, а затем окисляется марганец (II). Образующийся оксид марганца (IV) также катализирует процесс окисления марганца(II).

Как показали результаты экспериментов, для осуществления этого метода требуется соблюдение соотношения Fe2+/Mn2+ — 10. Процесс деманганации воды зависит от ее температуры, РН, окисляемости, присутствия силикатов, соотношения Fe (II)/ Mn (II).

Результаты исследований процессов окисления иона марганца (II) озоном показали, что расход последнего на I мг марганца составил: при концентрации марганца 0,4 мг/л — 2 мг и при концентрации 0,8 мг/л — 4 мг. Объяснить этот факт можно каталитическим разложением озона мелкодисперсной агрегативно-устойчивой взвесью оксидов марганца, образующихся в процессе озонирования воды. Удаление взвеси происходит эффективно после коагулирования и фильтрования. Без коагулирования (просто фильтрованием) взвесь удаляется незначительно. Обнаружено, что взвесь оксидов железа, образующаяся в первую очередь, также является катализатором распада озона. В связи с этим очистку вод, содержащих одновременно большое количество железа (И) и марганца(II), предлагается производить в две стадии (рис. 17.8): на первой осуществляется окисление железа(II) и выделение его из воды, да второй — окисление марганца(II) озоном, коагулирование, отстаивание и фильтрование. Очевидно, что известная громоздкость этой технологической схемы может быть оправдана лишь для водопроводов большой производительности, в основном при заборе воды из поверхностных источников. Несмотря на свою высокую эффективность, озон используют редко из-за высокой стоимости и сложности эксплуатации озонаторных установок.

Рис. 17.8. Установка деманганации воды озонированием.

1 — подача озона, 2 — камера озонирования, 3 — ступенчатый каскадный аэратор, 4 — поглотитель остаточного озона, 5 — подача исходной воды, 6 — двуслойный фильтр, 7 — отвод чистой воды

Оксид хлора СО2 также является сильным окислителем, однако, использование этого реагента затруднено из-за необходимости применения сложных в строительстве и эксплуатации установок, что особенно невыгодно на сооружениях очистки подземных вод небольшой производительности, которые составляют большинство.

Удаление марганца(Ц) и железа(II) из воды методом ионного обмена. Это происходит как при натрий, так и при водород-катионировании при фильтровании воды через катионитовую загрузку в ходе умягчения. Метод целесообразно применять при необходимости одновременного глубокого умягчения воды и освобождения ее от железа(II) и марганца (II).

Биохимический метод удаления марганца. Заключается в высевании на зернах загрузки фильтра марганце потребляющих бактерий типа Bacteria manganicus, Metallogenium personatum, Caulococeus manganifer и последующем фильтровании обрабатываемой воды. Эти бактерии поглощают марганец из воды в процессе жизнедеятельности, а отмирая, образуют на зернах песка пористую массу, содержащую большое количество оксида марганца, служащего катализатором окисления марганца (II). При скорости фильтрования до 22 м/ч фильтры полностью удаляют из воды марганец.

Исследования биологических и биохимических методов очистки воды от марганца продолжаются. Т. П. Пейчевым предложен метод удаления марганца на биофильтрах и скорых обычных фильтрах. Испытывалась артезианская вода с содержанием железа 3,75 . 9,0 мг/л и марганца 0,2—0,8 мг/л. Для очистки воды от железа и марганца использовались двухступенчатые биофильтры. Первая ступень предназначалась для удаления железа и состояла из двух слоев кварцевого песка: нижнего высотой 0,8 м и крупностью I . 2 мм и верхнего высотой 1,05 м и крупностью 1,5 . 2,5 мм. Вторая ступень предназначалась для удаления марганца; ее загрузка состояла из песка крупностью 1,5 . 2,5 мм, высота слоя составила 1,4 м. При скорости фильтрования 16 .28 м/ч достигалось стабильное снижение содержания железа до 0,1 .0,2 мг/л, марганца — до 0,02 . 0,05 мг/л. Продолжительность фильтроцикла (до достижения сопротивления 0,08 . 0,1 МПа) составляла 40 . 100 ч в зависимости от скорости фильтрования. Для интенсификации процессов очистки на биофильтры подавался кислород.