铁、锰元素的化学性质相近，常常共存于地下水中，都是典型的氧化还原元素，易于发生化学、生物化学的氧化还原反应，变换于溶解态与固态之间，基于此净水厂可将地下水中的铁锰杂质去除。

由于铁锰的氧化还原性质，在自然水中性条件下，Fe²⁺可被溶解氧直接氧化，在氧化生成物FeOOH自触媒的作用下更能迅速地被溶解氧所氧化，所以曝气过滤是除铁的最佳途径。但是Mn²⁺不能被溶解氧直接氧化，也不能进行化学接触氧化，只有在锰氧化菌胞外酶催化下进行生物氧化。在锰氧化菌占有一定优势的生物滤层中，Fe²⁺与Mn²⁺可以同池被深度净化。实验表明Fe²⁺的氧化抢占了滤层的上部空间，绝大多数的Fe²⁺离子是在滤层上部去除的，只有当Fe²⁺含量相当低微的条件下，锰氧化菌数才能聚增，在胞外酶的催化下，Mn²⁺被溶解氧氧化为高价锰氧化物。在生物固锰除锰滤层中，上部为除铁带，下部为除锰带。

生物除锰技术的出现不仅很好地解决了除锰难的问题，而且达到了将铁锰在同一生物滤层中去除的目的，由此而建立的“弱曝气+一级生物过滤”简缩流程，在节省用地、节约基建费用和运行费用等方面发挥了很好的经济效益。

对于我国含铁锰地下水来说，Fe²⁺都在15mg/L以下，Mn²⁺都在2mg/L以下，所需溶解氧可计算在4.1mg/L以下，而跌水曝气溶解氧跌水高度0.5~1m之间时，溶解氧即可以达到4~5mg/L之间。因此“弱曝气+一级生物滤池”处理含铁含锰地下水的简缩流程得以创建，并多次应用于工程实践，不仅保障了出水水质，相比强曝气还节省了大量能源。

但由于水文地质构造的差异或者环境污染原因，很多地区地下水中含有氨氮和有机物。原水中含有的有机物以及氨氮通过生物滤池很容易被生物氧化，水中的氨氮耗氧量极其大。对于含有氨氮和铁锰复合污染的原水，为保证水厂一级生物过滤工艺的运行稳定性，需要维持曝气系统良好稳定运行，保持进水溶解氧在10.0mg/L左右，并建议必须控制进水氨氮浓度在警戒值1.67mg/L。

（二）工艺流程

对含高铁高锰且氨氮复合污染地下水，利用生物技术，采用一级过滤技术进行铁锰氨氮的同层净化。在曝气条件下，源水中二价铁锰离子在同一滤层中由于微生物分泌的胞外酶催化作用而被氧化，并被截留于滤层中，同时氨氮在滤层中的生物硝化作用下转化为硝酸盐氮，从而实现了一级过滤出水铁锰氨氮含量均优于国标，总Fe<0.1mg/L，Mn<0.05mg/L，NH₄⁺-N＜0.2mg/L。

工艺流程图如下：

（三）关键技术

1）高铁锰复合污染水质高效生物净化滤层技术

通过对生物滤层中铁锰氧化还原关系、生物滤层中铁锰氨氮生物氧化规律以及相互之间竞争关系的研究，对生物滤层的滤层结构以及运行参数进行优化，构筑了高铁锰复合污染水质高效生物净化滤层技术。

2）高铁锰复合污染水质生物净化工艺快速启动稳定运行技术

通过对生物滤层中的铁锰氧化菌特性研究以及溶解氧需求变化规律的研究，对生物净化工艺的曝气系统、接种微生物进行优化，融合循环流生物滤层接种启动方法，构筑了高铁锰复合污染水质生物净化工艺快速启动稳定运行技术。

3）低温高浓度铁锰伴生氨氮漫滩潜流水深度净化成套技术