随着我国水污染的日益加剧,饮用水质量问题不断严重,以西北地区为代表的微污染水源水中面临着铁、锰超标情况。与较发达的城市相比,西北农村地区饮用水水源中铁、锰经常性超标,急需开展对该地区饮水水源中铁、锰去除机理的深入研究,开发铁、锰同步去除新工艺,确保该地区供水水质安全,实现饮用水水源的可持续开发利用。本文针对西北农村地区水源,选择国内外目前最经济实用的药剂氧化法、生物法、接触氧化法处理工艺,开展了对该水处理工艺及处理效果的研究。根据试验结果分析,得出以下主要结论:(1)通过高锰酸钾、次氯酸钠、臭氧三种氧化剂处理降解水源水中铁锰的单因素实验,实验结果表明了三种氧化剂的最佳反应参数值以及各种氧化剂对铁锰的去除效果。实验研究得到高锰酸钾为最佳氧化剂,并通过响应面法(BBD)优化高锰酸钾预氧化强化混凝去除水中铁锰实验,考察了氧化剂的投加量、混凝剂投加量、pH等交互作用对化学氧化法去除水中铁锰的影响。研究建立了相关的二次多项式数学模型,以铁、锰去除率作为响应值,得到最佳反应条件为:高锰酸钾投加量为4.2mg/L,pH值为7.5,混凝剂投加量为264mg/L时,水中总铁、锰的去除率分别为98.22%和97.49%。(2)通过不同种类悬浮载体在生物膜法下对有机物、氨氮的处理降解单因素实验,研究得到聚氨酯泡沫载体具有更好的挂膜效果,对微生物附着生长具有良好作用。通过平行实验考察了聚氨酯泡沫载体在不同运行方式、水力停留时间、溶解氧和pH对水源水中铁锰降解效果,实验得出在连续流方式下运行并且工艺参数为:HRT=8h,DO=4mg/L,pH为7左右,反应器对铁的去除效果可达到0.2mg/L-0.4mg/L,对锰的去除效果可达到0.1mg/L-0.3mg/L。并且通过对反应器中“生物膜”上微生物的筛选鉴定,发现存在铁锰氧化细菌。(3)通过在接触氧化法中改变进水负荷进行“挂膜”实验,研究得到以锰砂作为滤料,采取分段提升进水负荷法培养方式可以加速滤池启动,滤池运行至42天时完成了对铁、锰的达标出理。通过单因素实验考察了滤池在不同滤速、溶解氧和pH对水源水中铁锰降解效果,研究得到成功启动的滤池最佳运行的工艺参数为:滤池滤速为4m/h,滤池溶解氧浓度维持在6mg/L左右,运行pH为7左右;并且通过在滤池启动初期10天内投加高锰酸钾4mg/L的培养方式同样可以加速完成对铁锰的去除,所需时间仅为25天。(4)通过药剂氧化法、生物法、接触氧化法对处理西北农村地区微污染水源水中铁锰的对比选择,最终选定轻质悬浮载体生物膜法-高锰酸钾氧化法组合工艺为最佳处理工艺;其中生化系统最佳工艺参数为:连续流方式运行,HRT=8h,DO=4mg/L,pH为7左右,物化系统最佳工艺参数为:高锰酸钾最佳投加量为0.5mg/L-1mg/L,最佳pH为7,预氧化时间为15min,搅拌速度为200r/min。