CN104445829B - 一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法 - Google Patents

一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法 Download PDF

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Abstract

一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，它涉及一种严寒地区地下水中高铁高锰的处理方法。本发明的目的是要解决现有严寒地区地下水处理方法存在铁锰去除率低、去除成本高的问题。方法：一、装载滤料；二、启动；三、稳定运行阶段，即完成低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。优点：一、以碳化稻壳颗粒作为生物固定化材料，实现合理有效的资源化利用。二、实现铁锰的快速同步去除，去除效果显著且稳定。活性炭滤柱可有效处理碳化稻壳颗粒生物滤柱处理后残余的铁锰氧化菌，保障了饮用水的安全。本发明主要用于低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。

Description

一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法
技术领域
本发明涉及一种严寒地区地下水中高铁高锰的处理方法。
背景技术
三江-松辽平原是我国第二大地下水富集区，地下水可开采资源量为306.4亿立方米/年，占全国地下水可开采资源总量的8.68％，其范围包括黑龙江省大部、吉林省西部、辽宁省西部和内蒙古自治区的东北部等严寒地区，加之上述地区地形条件简单，地下水埋藏浅且分布稳定，使得该地区的地下水资源具有很大的开采潜力，同时也是促进地区经济发展、保障人民生产生活的重要自然资源。然而，受原生地质环境影响，上述地区大部分村镇地下水呈现低温、低浊、偏酸性、高铁、高锰、高三氮等水质特点，难以直接应用于工农业生产，致使该地区水资源分配不均匀、水资源短缺等问题突出，严重制约了当地经济的快速发展。此外，作为饮用水的主要来源，铁锰浓度超标的地下水对村镇居民的身体健康构成了极大的威胁。基于上述现实基础，研发经济高效的严寒地区村镇除铁除锰技术与工艺并进行工程示范和推广迫在眉睫，具有十分重要的理论与现实意义。
目前国内外地下水除铁除锰理论及应用先后经历了自然氧化法、接触氧化法、生物法三个发展阶段，相应的工艺技术主要经历了曝气自然氧化除铁—碱化法除锰法、曝气自然氧化除铁一强氧化剂除锰法、接触氧化除铁除锰法、生物除铁除锰法等发展历程，且在工程上得到了推广应用。针对生物除铁除锰的研究成果，我国在理论和技术上居于世界领先水平，但针对严寒地区村镇高铁锰地下水的净化工艺研究却依稀可数，下述问题尚待突破：(1)生物固定化材料的高成本、低机械强度和使用寿命直接限制了吸附技术的推广应用。目前常用的固定化材料有矿物类、丹宁类、木质素类、壳聚糖类、人工合成类物质，而优选适合严寒地区村镇高铁锰地下水净化的生物载体研究仍属空白。(2)由于低温条件下生物活性较弱，溶解氧、pH值、滤层厚度、滤速等因素对除铁锰生物滤层培养与成熟的影响仍需深入研究。(3)严寒地区特有的冻融交替气候使传统吸附剂对水体铁锰离子吸附特性变化明显，严重影响了地下水源饮用水的最终净化效果；村镇地下水处理技术不完善也是导致出水达标率低的重要原因。因此，研发适合严寒地区气候、村镇经济发展水平的高铁锰地下水生物净化技术是严寒地区生态宜居村镇建设过程中亟待解决的突出问题。
发明内容
本发明的目的是要解决现有严寒地区地下水处理方法存在铁锰去除率低、去除成本高的问题，提供一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法。
一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，具体是按以下步骤完成的：
一、装载滤料：向生物同步去除高铁高锰装置1#滤柱(12)中由上至下依次添装碳化稻壳颗粒和承托料Ⅰ，得到滤料层和承托层Ⅰ，滤料层厚度为150cm～180cm，承托层Ⅰ厚度为8cm～10cm，向2#滤柱(23)中添装除菌活性炭和承托料Ⅱ，得到吸附滤料层和承托层Ⅱ，吸附滤料层厚度为120cm～180cm，承托层Ⅱ厚度为8cm～10cm；
二、启动阶段：
①、关闭菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀门(11)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，将实验用水Ⅰ从1#滤柱(12)上方进入，控制滤速为8m/h，运行周期0.5d，随后进行反冲洗，反冲洗时只开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为12L/s·m2，反冲洗时间为3min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行8d；
②、开启菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，其余阀门均关闭，将菌液池(6)中浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液依次通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)进入1#滤柱(12)，在1#滤柱(12)内浸泡1d，再开启菌液出水控制阀门(11)，进行循环过滤，自然挂膜，控制滤速1m/h，运行4d；
③、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅱ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅱ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速1m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速1m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行16d；
④、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅲ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅲ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速2m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速2m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑤、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅳ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅳ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速3m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速3m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑥、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅴ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅴ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速4m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速4m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行至1#滤柱(12)出水中铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度≤100CFU/mL，且1#滤柱(12)出水铁、锰浓度及2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度均稳定为止，即启动完成；
实验用水Ⅰ、实验用水Ⅱ、实验用水Ⅲ、实验用水Ⅳ和实验用水Ⅴ在进入1#滤柱(12)前先在曝气池(1)进行曝气处理，保证实验用水Ⅰ中溶解氧DO为5mg/L～8mg/L，实验用水Ⅱ中溶解氧DO为2.5mg/L～3.4mg/L，实验用水Ⅲ中溶解氧DO浓度为3.2mg/L～4.5mg/L，实验用水Ⅳ中溶解氧DO浓度为4.1mg/L～5.6mg/L，实验用水Ⅴ中溶解氧DO为5.2mg/L～6.8mg/L；浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液在进入1#滤柱(12)前先在菌液池(6)进行曝气处理，保证浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中溶解氧DO浓度为1mg/L～2mg/L；
步骤二①中所述的实验用水Ⅰ中铁浓度为9.26mg/L～11.37mg/L、锰浓度为1.091mg/L～1.626mg/L；
步骤二③中所述的实验用水Ⅱ中铁浓度为1.24mg/L～3.89mg/L、锰浓度为0.349mg/L～0.588mg/L；
步骤二④中所述的实验用水Ⅲ中铁浓度为5.89mg/L～8.68mg/L、锰浓度为0.632mg/L～0.865mg/L；
步骤二⑤中所述的实验用水Ⅳ中铁浓度为7.96mg/L～9.76mg/L、锰浓度为0.896mg/L～1.137mg/L；
步骤二⑥中所述的实验用水Ⅴ中铁浓度为9.97mg/L～12.69mg/L、锰浓度为1.098mg/L～1.335mg/L；
三、稳定运行阶段：
将地下饮用水转移至曝气池(1)中，进行曝气处理，控制地下饮用水中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L，得到溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水，过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，利用1#滤柱进水潜水泵(2)将曝气池(1)中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水提升至1#滤柱(12)的进水口(13)，自上向下流入1#滤柱(12)中，过滤出水得到一次处理水流入中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)将中间水池(19)内的一次处理水提升至2#滤柱(23)的进水口(24)，自上向下流入2#滤柱(23)中，过滤出水流入出水池(29)中，控制1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的滤速为4m/h，运行周期2d，且2#滤柱(23)的进水流量与1#滤柱(12)的出水流量相同；反冲洗时，开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为8L/s·m2、反冲洗时间为5min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，即完成低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。
本发明优点：一、本发明兼顾技术实施与环境效益，首次采用成本低、资源丰富、使用寿命较长、利用效率低的稻壳为原料，以碳化稻壳颗粒作为生物固定化材料，实现合理有效的资源化利用。二、本发明选用巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)作为铁锰氧化菌使用，该菌种活性强、培养费用低、驯化时间短，可大幅缩短滤柱启动时间，培养至25d即可形成生物除铁锰活性滤膜，40d生物除铁锰活性滤膜成熟且稳定。碳化稻壳颗粒生物滤柱稳定运行时更能充分发挥生物氧化法的优越性，实现铁锰的快速同步去除，去除效果显著且稳定。活性炭滤柱可有效处理碳化稻壳颗粒生物滤柱处理后残余的铁锰氧化菌，保障了饮用水的安全。三、本发明自制的生物同步去除高铁高锰装置机械化程度高，易于管理及维修，操作方便，可稳定控制滤速及反冲洗强度，精度高，出水水质均达到国家生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)，特征污染指标铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，菌落总数≤100CFU/mL。
附图说明
图1是生物同步去除高铁高锰装置的结构示意图。
图2是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中●表示出水铁含量变化曲线图；图3是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)的进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水锰含量变化曲线图，图中●表示出水锰含量变化曲线图；图4是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化曲线图，图中□表示进水细菌含量变化曲线图，图中○表示出水细菌含量变化曲线图；
图5是试验一步骤三运行过程中1#滤柱(12)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中●表示出水铁含量变化曲线图；
图6是试验一步骤三运行过程中1#滤柱(12)的进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水锰含量变化曲线图，图中●表示出水锰含量变化曲线图；
图7是试验一步骤三运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化曲线图，图中■表示进水细菌含量变化曲线图，图中●表示出水细菌含量变化曲线图；
图8是接触氧化去除高铁高锰装置的结构示意图。
图9是试验二步骤二运行过程中滤柱(6)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图和进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中□表示出水铁含量变化曲线图，图中▲表示进水锰含量变化曲线图，图中△表示出水锰含量变化曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1，本实施方式是一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，具体是按以下步骤完成的：
一、装载滤料：向生物同步去除高铁高锰装置1#滤柱(12)中由上至下依次添装碳化稻壳颗粒和承托料Ⅰ，得到滤料层和承托层Ⅰ，滤料层厚度为150cm～180cm，承托层Ⅰ厚度为8cm～10cm，向2#滤柱(23)中添装除菌活性炭和承托料Ⅱ，得到吸附滤料层和承托层Ⅱ，吸附滤料层厚度为120cm～180cm，承托层Ⅱ厚度为8cm～10cm；
二、启动阶段：
①、关闭菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀门(11)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，将实验用水Ⅰ从1#滤柱(12)上方进入，控制滤速为8m/h，运行周期0.5d，随后进行反冲洗，反冲洗时只开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为12L/s·m2，反冲洗时间为3min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行8d；
②、开启菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，其余阀门均关闭，将菌液池(6)中浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液依次通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)进入1#滤柱(12)，在1#滤柱(12)内浸泡1d，再开启菌液出水控制阀门(11)，进行循环过滤，自然挂膜，控制滤速1m/h，运行4d；
③、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅱ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅱ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速1m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速1m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行16d；
④、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅲ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅲ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速2m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速2m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑤、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅳ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅳ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速3m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速3m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑥、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅴ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅴ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速4m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速4m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行至1#滤柱(12)出水中铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度≤100CFU/mL，且1#滤柱(12)出水铁、锰浓度及2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度均稳定为止，即启动完成；
实验用水Ⅰ、实验用水Ⅱ、实验用水Ⅲ、实验用水Ⅳ和实验用水Ⅴ在进入1#滤柱(12)前先在曝气池(1)进行曝气处理，保证实验用水Ⅰ中溶解氧DO为5mg/L～8mg/L，实验用水Ⅱ中溶解氧DO为2.5mg/L～3.4mg/L，实验用水Ⅲ中溶解氧DO浓度为3.2mg/L～4.5mg/L，实验用水Ⅳ中溶解氧DO浓度为4.1mg/L～5.6mg/L，实验用水Ⅴ中溶解氧DO为5.2mg/L～6.8mg/L；浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液在进入1#滤柱(12)前先在菌液池(6)进行曝气处理，保证浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中溶解氧DO浓度为1mg/L～2mg/L；
步骤二①中所述的实验用水Ⅰ中铁浓度为9.26mg/L～11.37mg/L、锰浓度为1.091mg/L～1.626mg/L；
步骤二③中所述的实验用水Ⅱ中铁浓度为1.24mg/L～3.89mg/L、锰浓度为0.349mg/L～0.588mg/L；
步骤二④中所述的实验用水Ⅲ中铁浓度为5.89mg/L～8.68mg/L、锰浓度为0.632mg/L～0.865mg/L；
步骤二⑤中所述的实验用水Ⅳ中铁浓度为7.96mg/L～9.76mg/L、锰浓度为0.896mg/L～1.137mg/L；
步骤二⑥中所述的实验用水Ⅴ中铁浓度为9.97mg/L～12.69mg/L、锰浓度为1.098mg/L～1.335mg/L；
三、稳定运行阶段：
将地下饮用水转移至曝气池(1)中，进行曝气处理，控制地下饮用水中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L，得到溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水，过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，利用1#滤柱进水潜水泵(2)将曝气池(1)中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水提升至1#滤柱(12)的进水口(13)，自上向下流入1#滤柱(12)中，过滤出水得到一次处理水流入中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)将中间水池(19)内的一次处理水提升至2#滤柱(23)的进水口(24)，自上向下流入2#滤柱(23)中，过滤出水流入出水池(29)中，控制1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的滤速为4m/h，运行周期2d，且2#滤柱(23)的进水流量与1#滤柱(12)的出水流量相同，反冲洗时，开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为8L/s·m2、反冲洗时间为5min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，即完成低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。
步骤一中所述的碳化稻壳颗粒是按以下步骤制备的：稻壳颗粒先经20目筛过滤除掉米粒及泥沙，采用质量分数为10％的H2SO4溶液浸泡2h，再采用清水洗涤至pH＝7，在温度110℃下烘干，得到干燥的稻壳，将干燥的稻壳放入半圆型刚玉瓷舟内，将半圆型刚玉瓷舟放入管式加热炉中，炉内先抽真空一段时间以排除炉内空气，之后通入流动的氩气，以10℃/min的速度升温，升温至300℃～900℃，并在温度为300℃～900℃下碳化处理4h，冷却至室温后，即得到碳化稻壳颗粒。
本实施方式步骤二①在运行的8天中，1#滤柱(12)出水铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，随后出水铁锰浓度持续上升且超出国家饮用水标准，此时碳化稻壳颗粒已达到物理吸附饱和状态。
本实施方式步骤二操作的目的是：首先让碳化稻壳颗粒快速达到铁锰吸附饱和状态，以评价接种的生物菌群除铁锰作用，然后采用高浓度铁锰氧化菌液全循环进入滤层内部，在无培养基、低营养源的条件下，利用地下水自身营养，低滤速进行滤层培养，使生物滤柱在启动阶段即建立贫营养生态系统，生物菌经适应期-对数生长期培养后适应性更强，生物滤柱更稳定。
本试验采用的地下饮用水不需要加热，地下饮用水的温度为10℃～13℃。
具体实施方式二：结合图1，本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中所述的生物同步去除高铁高锰装置由曝气池(1)、1#滤柱进水潜水泵(2)、1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水流量计(4)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)、1#滤柱进水口(13)、1#滤柱溢流口(14)、1#滤柱取样口(15)、1#滤柱取料口(16)、1#滤柱出水口(17)、1#滤柱出水控制阀门(18)、中间水池(19)、2#滤柱进水潜水泵(20)、2#滤柱进水控制阀门(21)、2#滤柱进水流量计(22)、2#滤柱(23)、2#滤柱进水口(24)、2#滤柱溢流口(25)、2#滤柱取料口(26)、2#滤柱出水口(27)、2#滤柱出水控制阀门(28)、出水池(29)、反冲洗潜水泵(30)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)、1#滤柱反冲洗流量计(33)、2#滤柱反冲洗控制阀门(34)和2#滤柱反冲洗流量计(35)组成，1#滤柱进水潜水泵(2)安置在曝气池(1)中，1#滤柱进水潜水泵(2)的出水口通过1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置1#滤柱进水流量计(4)和1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)，菌液进水潜水泵(7)安置在菌液池(6)中，菌液进水潜水泵(7)的出水口通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，菌液池(6)通过菌液出水控制阀门(11)和1#滤柱出水口(17)与1#滤柱(12)连通，其中菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)构成循环回路，其中1#滤柱进水口(13)设置在1#滤柱(12)顶部侧壁上，与1#滤柱进水口(13)相对一侧的1#滤柱(12)顶部侧壁上设置1#滤柱溢流口(14)，且1#滤柱溢流口(14)位置低于1#滤柱进水口(13)，在1#滤柱(12)与1#滤柱进水口(13)同侧的侧壁上按间距10cm并列设置多个1#滤柱取样口(15)，在1#滤柱(12)与1#滤柱溢流口(14)同侧的侧壁上按间距20cm并列设置多个1#滤柱取料口(16)，在1#滤柱(12)底部设置1#滤柱出水口(17)，1#滤柱(12)通过1#滤柱出水口(17)和1#滤柱出水控制阀门(18)与中间水池(19)连通，2#滤柱进水潜水泵(20)安置在中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)的出水口通过2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)与2#滤柱(23)连通，在2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)的连接管道上设置2#滤柱进水流量计(22)，2#滤柱进水口(24)设置在2#滤柱(23)顶部侧壁上，与2#滤柱进水口(24)相对一侧的2#滤柱(23)顶部侧壁上设置2#滤柱溢流口(25)，且2#滤柱溢流口(25)位置低于2#滤柱进水口(24)，在2#滤柱(23)与2#滤柱溢流口(25)同侧的侧壁上并列设置2个2#滤柱取料口(26)，在2#滤柱(23)底部设置2#滤柱出水口(27)，2#滤柱(23)通过2#滤柱出水口(27)和2#滤柱出水控制阀门(28)与出水池(29)连通，反冲洗潜水泵(30)安置在出水池(29)中，反冲洗潜水泵(30)的出水口通过反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱出水口(17)与2#滤柱出水口(27)分别与1#滤柱(12)和2#滤柱(23)连通，在反冲洗总控制阀门(31)与1#滤柱(12)的连接管道上设置1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和1#滤柱反冲洗流量计(33)，在反冲洗总控制阀门(31)与2#滤柱的连接管道上设置2#滤柱反冲洗控制阀门(34)和2#滤柱反冲洗流量计(35)。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一中所述的承托料Ⅰ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一中所述的除菌活性炭为柱状活性炭。其他与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的承托料Ⅱ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的菌液浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中铁锰氧化菌为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。其他与具体实施方式一至五相同。
采用下述试验验证本发明效果
试验一：结合图1，一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，具体是按以下步骤完成的：
一、装载滤料：向生物同步去除高铁高锰装置1#滤柱(12)中由上至下依次添装碳化稻壳颗粒和承托料Ⅰ，得到滤料层和承托层Ⅰ，滤料层厚度为160cm，承托层Ⅰ厚度为10cm，向2#滤柱(23)中添装除菌活性炭和承托料Ⅱ，得到吸附滤料层和承托层Ⅱ，吸附滤料层厚度为160cm，承托层Ⅱ厚度为10cm；
二、启动阶段：
①、关闭菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀门(11)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，将实验用水Ⅰ从1#滤柱(12)上方进入，控制滤速为8m/h，运行周期0.5d，随后进行反冲洗，反冲洗时只开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为12L/s·m2，反冲洗时间为3min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行8d；
②、开启菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，其余阀门均关闭，将菌液池(6)中浓度为4.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液依次通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)进入1#滤柱(12)，在1#滤柱(12)内浸泡1d，再开启菌液出水控制阀门(11)，进行循环过滤，自然挂膜，控制滤速1m/h，运行4d；
③、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅱ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅱ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速1m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速1m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行16d；
④、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅲ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅲ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速2m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速2m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑤、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅳ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅳ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速3m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速3m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑥、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅴ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅴ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速4m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速4m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行至1#滤柱(12)出水中铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度≤100CFU/mL，且1#滤柱(12)出水铁、锰浓度及2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度均稳定为止，即启动完成；
实验用水Ⅰ、实验用水Ⅱ、实验用水Ⅲ、实验用水Ⅳ和实验用水Ⅴ在进入1#滤柱(12)前先在曝气池(1)进行曝气处理，保证实验用水Ⅰ中溶解氧DO为5mg/L～8mg/L，实验用水Ⅱ中溶解氧DO为2.5mg/L～3.4mg/L，实验用水Ⅲ中溶解氧DO浓度为3.2mg/L～4.5mg/L，实验用水Ⅳ中溶解氧DO浓度为4.1mg/L～5.6mg/L，实验用水Ⅴ中溶解氧DO为5.2mg/L～6.8mg/L；浓度为4.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液在进入1#滤柱(12)前先在菌液池(6)进行曝气处理，保证浓度为4.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中溶解氧DO浓度为1mg/L～2mg/L；
步骤二①中所述的实验用水Ⅰ中铁浓度为9.26mg/L～11.37mg/L、锰浓度为1.091mg/L～1.626mg/L；
步骤二③中所述的实验用水Ⅱ中铁浓度为1.24mg/L～3.89mg/L、锰浓度为0.349mg/L～0.588mg/L；
步骤二④中所述的实验用水Ⅲ中铁浓度为5.89mg/L～8.68mg/L、锰浓度为0.632mg/L～0.865mg/L；
步骤二⑤中所述的实验用水Ⅳ中铁浓度为7.96mg/L～9.76mg/L、锰浓度为0.896mg/L～1.137mg/L；
步骤二⑥中所述的实验用水Ⅴ中铁浓度为9.97mg/L～12.69mg/L、锰浓度为1.098mg/L～1.335mg/L；
三、稳定运行阶段：
将地下饮用水转移至曝气池(1)中，进行曝气处理，控制地下饮用水中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L，得到溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水，过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，利用1#滤柱进水潜水泵(2)将曝气池(1)中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水提升至1#滤柱(12)的进水口(13)，自上向下流入1#滤柱(12)中，过滤出水得到一次处理水流入中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)将中间水池(19)内的一次处理水提升至2#滤柱(23)的进水口(24)，自上向下流入2#滤柱(23)中，过滤出水流入出水池(29)中，控制1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的滤速为4m/h，运行周期2d，且2#滤柱(23)的进水流量与1#滤柱(12)的出水流量相同；反冲洗时，开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为8L/s·m2、反冲洗时间为5min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，即完成低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。
本试验步骤一中所述的碳化稻壳颗粒是按以下步骤制备的：稻壳颗粒先经20目筛过滤除掉米粒及泥沙，采用质量分数为10％的H2SO4溶液浸泡2h，再采用清水洗涤至pH＝7，在温度110℃下烘干，得到干燥的稻壳，将干燥的稻壳放入半圆型刚玉瓷舟内，将半圆型刚玉瓷舟放入管式加热炉中，炉内先抽真空一段时间以排除炉内空气，之后通入流动的氩气，以10℃/min的速度升温，升温至900℃，并在温度为900℃下碳化处理4h，冷却至室温后，即得到碳化稻壳颗粒。
本试验步骤一中所述的生物同步去除高铁高锰装置由曝气池(1)、1#滤柱进水潜水泵(2)、1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水流量计(4)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)、1#滤柱进水口(13)、1#滤柱溢流口(14)、1#滤柱取样口(15)、1#滤柱取料口(16)、1#滤柱出水口(17)、1#滤柱出水控制阀门(18)、中间水池(19)、2#滤柱进水潜水泵(20)、2#滤柱进水控制阀门(21)、2#滤柱进水流量计(22)、2#滤柱(23)、2#滤柱进水口(24)、2#滤柱溢流口(25)、2#滤柱取料口(26)、2#滤柱出水口(27)、2#滤柱出水控制阀门(28)、出水池(29)、反冲洗潜水泵(30)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)、1#滤柱反冲洗流量计(33)、2#滤柱反冲洗控制阀门(34)、2#滤柱反冲洗流量计(35)组成，1#滤柱进水潜水泵(2)安置在曝气池(1)中，1#滤柱进水潜水泵(2)的出水口通过1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置1#滤柱进水流量计(4)和1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)，菌液进水潜水泵(7)安置在菌液池(6)中，菌液进水潜水泵(7)的出水口通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，菌液池(6)通过菌液出水控制阀门(11)和1#滤柱出水口(17)与1#滤柱(12)连通，其中菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)构成循环回路，其中1#滤柱进水口(13)设置在1#滤柱(12)顶部侧壁上，与1#滤柱进水口(13)相对一侧的1#滤柱(12)顶部侧壁上设置1#滤柱溢流口(14)，且1#滤柱溢流口(14)位置低于1#滤柱进水口(13)，在1#滤柱(12)与1#滤柱进水口(13)同侧的侧壁上按间距10cm并列设置多个1#滤柱取样口(15)，在1#滤柱(12)与1#滤柱溢流口(14)同侧的侧壁上按间距20cm并列设置多个1#滤柱取料口(16)，在1#滤柱(12)底部设置1#滤柱出水口(17)，1#滤柱(12)通过1#滤柱出水口(17)和1#滤柱出水控制阀门(18)与中间水池(19)连通，2#滤柱进水潜水泵(20)安置在中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)的出水口通过2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)与2#滤柱(23)连通，在2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)的连接管道上设置2#滤柱进水流量计(22)，2#滤柱进水口(24)设置在2#滤柱(23)顶部侧壁上，与2#滤柱进水口(24)相对一侧的2#滤柱(23)顶部侧壁上设置2#滤柱溢流口(25)，且2#滤柱溢流口(25)位置低于2#滤柱进水口(24)，在2#滤柱(23)与2#滤柱溢流口(25)同侧的侧壁上并列设置2个2#滤柱取料口(26)，在2#滤柱(23)底部设置2#滤柱出水口(27)，2#滤柱(23)通过2#滤柱出水口(27)和2#滤柱出水控制阀门(28)与出水池(29)连通，反冲洗潜水泵(30)安置在出水池(29)中，反冲洗潜水泵(30)的出水口通过反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱出水口(17)与2#滤柱出水口(27)分别与1#滤柱(12)和2#滤柱(23)连通，在反冲洗总控制阀门(31)与1#滤柱(12)的连接管道上设置1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和1#滤柱反冲洗流量计(33)，在反冲洗总控制阀门(31)与2#滤柱的连接管道上设置2#滤柱反冲洗控制阀门(34)和2#滤柱反冲洗流量计(35)。
本试验步骤一中所述的承托料Ⅰ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。
本试验步骤一中所述的承托料Ⅱ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。
本试验步骤一中所述的除菌活性炭为柱状活性炭。
本试验步骤二中所述的菌液浓度为4.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中铁锰氧化菌为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。
观察本试验步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)启动阶段进水铁含量和出水铁含量的变化，图2是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中●表示出水铁含量变化曲线图，通过图2可知步骤二⑤和步骤二⑥运行过程中出水铁含量变化很小，运行稳定。
观察本试验步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)启动阶段进水锰含量和出水锰含量的变化，图3是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中1#滤柱(12)的进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水锰含量变化曲线图，图中●表示出水锰含量变化曲线图，通过图3可知步骤二⑤运行至36天以后和步骤二⑥运行过程中出水锰含量变化很小，运行稳定。
观察本试验步骤二③至步骤二⑥运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化情况，图4是试验一步骤二③至步骤二⑥运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化曲线图，图中□表示进水细菌含量变化曲线图，图中○表示出水细菌含量变化曲线图，通过图4可知在步骤二③至步骤二⑥运行过程中出水细菌含量变化很小，运行稳定。
观察本试验步骤三运行过程中1#滤柱(12)启动阶段进水铁含量和出水铁含量的变化，图5是试验一步骤三运行过程中1#滤柱(12)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中●表示出水铁含量变化曲线图，通过图5可知步骤三运行过程中出水铁含量变化很小，运行稳定，且出水中铁浓度低于0.3mg/L。
观察本试验步骤三运行过程中1#滤柱(12)启动阶段进水锰含量和出水锰含量的变化，图6是试验一步骤三运行过程中1#滤柱(12)的进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水锰含量变化曲线图，图中●表示出水锰含量变化曲线图，通过图6可知步骤三运行过程中出水锰含量变化很小，运行稳定，且出水中锰浓度低于0.1mg/L。
观察本试验步骤三运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化情况，图7是试验一步骤三运行过程中2#滤柱(23)的进水细菌含量和出水细菌含量变化曲线图，图中■表示进水细菌含量变化曲线图，图中●表示出水细菌含量变化曲线图，通过图7可知在步骤三运行过程中出水细菌含量变化很小，运行稳定，且出水中细菌浓度低于60CFU/mL。
试验二：对比试验：结合图8，一种低温条件接触氧化去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，具体是按以下步骤完成的：
一、装载滤料：向接触氧化去除高铁高锰装置滤柱(6)中由上至下依次添装碳化稻壳颗粒和承托料，得到滤料层和承托层，滤料层厚度为160cm，承托层厚度为10cm；
二、运行阶段：
将地下饮用水转移至曝气池(1)中，进行曝气处理，控制地下饮用水中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L，得到溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水，过滤时，开启进水控制阀门Ⅰ(3)、进水控制阀门Ⅱ(5)、出水控制阀门(12)，其余阀门关闭，利用进水潜水泵(2)将曝气池(1)中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水提升至滤柱(6)的进水口(7)，自上向下流入滤柱(6)中，过滤出水流入出水池(13)中，控制滤柱(6)的滤速为4m/h，运行周期2d；反冲洗时，开启反冲洗控制阀门(15)，其余阀门关闭，反冲洗强度为8L/s·m2、反冲洗时间为5min，滤柱(6)的反冲洗出水从溢流口(8)排走，即完成低温条件接触氧化去除地下饮用水中高铁高锰的处理。
本试验步骤一中所述的碳化稻壳颗粒是按以下步骤制备的：稻壳颗粒先经20目筛过滤除掉米粒及泥沙，采用质量分数为10％的H2SO4溶液浸泡2h，再采用清水洗涤至pH＝7，在温度110℃下烘干，得到干燥的稻壳，将干燥的稻壳放入半圆型刚玉瓷舟内，将半圆型刚玉瓷舟放入管式加热炉中，炉内先抽真空一段时间以排除炉内空气，之后通入流动的氩气，以10℃/min的速度升温，升温至900℃，并在温度为900℃下碳化处理4h，冷却至室温后，即得到碳化稻壳颗粒。
本试验步骤一中所述的接触氧化法去除高铁高锰装置由曝气池(1)、进水潜水泵(2)、进水控制阀门Ⅰ(3)、进水流量计(4)、进水控制阀门Ⅱ(5)、滤柱(6)、进水口(7)、溢流口(8)、取样口(9)、取料口(10)、出水口(11)、出水控制阀门(12)、出水池(13)、反冲洗潜水泵(14)、反冲洗控制阀门(15)、反冲洗流量计(16)组成，进水潜水泵(2)安置在曝气池(1)中，进水潜水泵(2)的出水口通过进水控制阀门Ⅰ(3)和进水口(7)与滤柱(6)连通，在进水控制阀门Ⅰ(3)和进水口(7)的连接管道上设置进水流量计(4)和进水控制阀门Ⅱ(5)，其中进水口(7)设置在滤柱(6)顶部侧壁上，与进水口(7)相对一侧的滤柱(6)顶部侧壁上设置溢流口(8)，且溢流口(8)位置低于进水口(7)，在滤柱(6)与进水口(7)同侧的侧壁上按间距10cm并列设置多个取样口(9)，在滤柱(6)与溢流口(8)同侧的侧壁上按间距20cm并列设置多个取料口(10)，在滤柱(6)底部设置出水口(11)，滤柱(6)通过出水口(11)和出水控制阀门(12)与出水池(13)连通，反冲洗潜水泵(14)安置在出水池(13)中，反冲洗潜水泵(14)的出水口通过反冲洗控制阀门(15)、出水口(11)与滤柱(6)连通，在反冲洗控制阀门(15)与滤柱(6)的连接管道上设置反冲洗流量计(16)。
本试验步骤一中所述的承托料为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。
本试验步骤二中所述的地下饮用水中铁含量在7.0mg/L～12mg/L之间，锰含量在0.8mg/L～1.3mg/L之间。
观察本试验步骤二运行过程中滤柱(6)启动阶段进水铁含量和出水铁含量的变化，及滤柱(6)启动阶段进水锰含量和出水锰含量的变化，图9是试验二步骤二运行过程中滤柱(6)的进水铁含量和出水铁含量的变化曲线图和进水锰含量和出水锰含量的变化曲线图，图中■表示进水铁含量变化曲线图，图中□表示出水铁含量变化曲线图，图中▲表示进水锰含量变化曲线图，图中△表示出水锰含量变化曲线图，通过图9可知，运行第18天即形成铁质活性滤膜，除铁效果显著，过滤出水中铁含量低于0.3mg/L且出水稳定，但除锰效果微弱；通过试验一和试验二对比可知，试验一存在生物同步的协同作用，实现低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。

Claims (6)

1.一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法是按以下步骤完成的：
一、装载滤料：向生物同步去除高铁高锰装置1#滤柱(12)中由上至下依次添装碳化稻壳颗粒和承托料Ⅰ，得到滤料层和承托层Ⅰ，滤料层厚度为150cm～180cm，承托层Ⅰ厚度为8cm～10cm，向2#滤柱(23)中添装除菌活性炭和承托料Ⅱ，得到吸附滤料层和承托层Ⅱ，吸附滤料层厚度为120cm～180cm，承托层Ⅱ厚度为8cm～10cm；
二、启动阶段：
①、关闭菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀门(11)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，将实验用水Ⅰ从1#滤柱(12)上方进入，控制滤速为8m/h，运行周期0.5d，随后进行反冲洗，反冲洗时只开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为12L/s·m2，反冲洗时间为3min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行8d；
②、开启菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，其余阀门均关闭，将菌液池(6)中浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液依次通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)进入1#滤柱(12)，在1#滤柱(12)内浸泡1d，再开启菌液出水控制阀门(11)，进行循环过滤，自然挂膜，控制滤速1m/h，运行4d；
③、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅱ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅱ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速1m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速1m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行16d；
④、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅲ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅲ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速2m/h，运行周期3d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速2m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度4.3L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑤、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅳ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅳ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速3m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速3m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度6L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行12d；
⑥、过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，采用实验用水Ⅴ运行培养生物除铁锰滤层，将实验用水Ⅴ从1#滤柱(12)上方进入，1#滤柱(12)控制滤速4m/h，运行周期2d，随后进行反冲洗；2#滤柱(23)控制滤速4m/h，运行周期1d，随后进行反冲洗；1#滤柱(12)反冲洗时，关闭1#滤柱(12)进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)和1#滤柱出水控制阀门(18)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和1#滤柱反冲洗控制阀门(32)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从1#滤柱溢流口(14)排走；2#滤柱(23)反冲洗时，关闭2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，只开启反冲洗总控制阀门(31)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，反冲洗强度8L/s·m2，反冲洗时间3min，出水从2#滤柱溢流口(25)排走；1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，运行至1#滤柱(12)出水中铁≤0.3mg/L，锰≤0.1mg/L，2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度≤100CFU/mL，且1#滤柱(12)出水铁、锰浓度及2#滤柱(23)出水中铁锰氧化菌浓度均稳定为止，即启动完成；
实验用水Ⅰ、实验用水Ⅱ、实验用水Ⅲ、实验用水Ⅳ和实验用水Ⅴ在进入1#滤柱(12)前先在曝气池(1)进行曝气处理，保证实验用水Ⅰ中溶解氧DO为5mg/L～8mg/L，实验用水Ⅱ中溶解氧DO为2.5mg/L～3.4mg/L，实验用水Ⅲ中溶解氧DO浓度为3.2mg/L～4.5mg/L，实验用水Ⅳ中溶解氧DO浓度为4.1mg/L～5.6mg/L，实验用水Ⅴ中溶解氧DO为5.2mg/L～6.8mg/L；浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液在进入1#滤柱(12)前先在菌液池(6)进行曝气处理，保证浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中溶解氧DO浓度为1mg/L～2mg/L；
步骤二①中所述的实验用水Ⅰ中铁浓度为9.26mg/L～11.37mg/L、锰浓度为1.091mg/L～1.626mg/L；
步骤二③中所述的实验用水Ⅱ中铁浓度为1.24mg/L～3.89mg/L、锰浓度为0.349mg/L～0.588mg/L；
步骤二④中所述的实验用水Ⅲ中铁浓度为5.89mg/L～8.68mg/L、锰浓度为0.632mg/L～0.865mg/L；
步骤二⑤中所述的实验用水Ⅳ中铁浓度为7.96mg/L～9.76mg/L、锰浓度为0.896mg/L～1.137mg/L；
步骤二⑥中所述的实验用水Ⅴ中铁浓度为9.97mg/L～12.69mg/L、锰浓度为1.098mg/L～1.335mg/L；
三、稳定运行阶段：
将地下饮用水转移至曝气池(1)中，进行曝气处理，控制地下饮用水中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L，得到溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水，过滤时，开启1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、1#滤柱出水控制阀门(18)、2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱出水控制阀门(28)，其余阀门关闭，利用1#滤柱进水潜水泵(2)将曝气池(1)中溶解氧DO浓度为5mg/L～8mg/L的地下饮用水提升至1#滤柱(12)的进水口(13)，自上向下流入1#滤柱(12)中，过滤出水得到一次处理水流入中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)将中间水池(19)内的一次处理水提升至2#滤柱(23)的进水口(24)，自上向下流入2#滤柱(23)中，过滤出水流入出水池(29)中，控制1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的滤速为4m/h，运行周期2d，且2#滤柱(23)的进水流量与1#滤柱(12)的出水流量相同；反冲洗时，开启反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和2#滤柱反冲洗控制阀门(34)，其余阀门关闭，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)同时进行反冲洗，且反冲洗条件相同，反冲洗强度为8L/s·m2、反冲洗时间为5min，1#滤柱(12)的反冲洗出水从1#滤柱溢流口(14)排走，2#滤柱(23)的反冲洗出水从2#滤柱溢流口(25)排走，1#滤柱(12)与2#滤柱(23)的过滤过程与反冲洗过程连续交替进行，即完成低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理。
2.根据权利要求1所述的一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于步骤一中所述的生物同步去除高铁高锰装置由曝气池(1)、1#滤柱进水潜水泵(2)、1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)、1#滤柱进水流量计(4)、1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)、菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)、1#滤柱进水口(13)、1#滤柱溢流口(14)、1#滤柱取样口(15)、1#滤柱取料口(16)、1#滤柱出水口(17)、1#滤柱出水控制阀门(18)、中间水池(19)、2#滤柱进水潜水泵(20)、2#滤柱进水控制阀门(21)、2#滤柱进水流量计(22)、2#滤柱(23)、2#滤柱进水口(24)、2#滤柱溢流口(25)、2#滤柱取料口(26)、2#滤柱出水口(27)、2#滤柱出水控制阀门(28)、出水池(29)、反冲洗潜水泵(30)、反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱反冲洗控制阀门(32)、1#滤柱反冲洗流量计(33)、2#滤柱反冲洗控制阀门(34)和2#滤柱反冲洗流量计(35)组成，1#滤柱进水潜水泵(2)安置在曝气池(1)中，1#滤柱进水潜水泵(2)的出水口通过1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在1#滤柱进水控制阀门Ⅰ(3)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置1#滤柱进水流量计(4)和1#滤柱进水控制阀门Ⅱ(5)，菌液进水潜水泵(7)安置在菌液池(6)中，菌液进水潜水泵(7)的出水口通过菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)与1#滤柱(12)连通，在菌液进水控制阀门Ⅰ(8)和1#滤柱进水口(13)的连接管道上设置菌液进水流量计(9)和菌液进水控制阀门Ⅱ(10)，菌液池(6)通过菌液出水控制阀门(11)和1#滤柱出水口(17)与1#滤柱(12)连通，其中菌液池(6)、菌液进水潜水泵(7)、菌液进水控制阀门Ⅰ(8)、菌液进水流量计(9)、菌液进水控制阀门Ⅱ(10)、菌液出水控制阀(11)、1#滤柱(12)构成循环回路，其中1#滤柱进水口(13)设置在1#滤柱(12)顶部侧壁上，与1#滤柱进水口(13)相对一侧的1#滤柱(12)顶部侧壁上设置1#滤柱溢流口(14)，且1#滤柱溢流口(14)位置低于1#滤柱进水口(13)，在1#滤柱(12)与1#滤柱进水口(13)同侧的侧壁上按间距10cm并列设置多个1#滤柱取样口(15)，在1#滤柱(12)与1#滤柱溢流口(14)同侧的侧壁上按间距20cm并列设置多个1#滤柱取料口(16)，在1#滤柱(12)底部设置1#滤柱出水口(17)，1#滤柱(12)通过1#滤柱出水口(17)和1#滤柱出水控制阀门(18)与中间水池(19)连通，2#滤柱进水潜水泵(20)安置在中间水池(19)中，2#滤柱进水潜水泵(20)的出水口通过2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)与2#滤柱(23)连通，在2#滤柱进水控制阀门(21)和2#滤柱进水口(24)的连接管道上设置2#滤柱进水流量计(22)，2#滤柱进水口(24)设置在2#滤柱(23)顶部侧壁上，与2#滤柱进水口(24)相对一侧的2#滤柱(23)顶部侧壁上设置2#滤柱溢流口(25)，且2#滤柱溢流口(25)位置低于2#滤柱进水口(24)，在2#滤柱(23)与2#滤柱溢流口(25)同侧的侧壁上并列设置2个2#滤柱取料口(26)，在2#滤柱(23)底部设置2#滤柱出水口(27)，2#滤柱(23)通过2#滤柱出水口(27)和2#滤柱出水控制阀门(28)与出水池(29)连通，反冲洗潜水泵(30)安置在出水池(29)中，反冲洗潜水泵(30)的出水口通过反冲洗总控制阀门(31)、1#滤柱出水口(17)与2#滤柱出水口(27)分别与1#滤柱(12)和2#滤柱(23)连通，在反冲洗总控制阀门(31)与1#滤柱(12)的连接管道上设置1#滤柱反冲洗控制阀门(32)和1#滤柱反冲洗流量计(33)，在反冲洗总控制阀门(31)与2#滤柱的连接管道上设置2#滤柱反冲洗控制阀门(34)和2#滤柱反冲洗流量计(35)。
3.根据权利要求1所述的一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于步骤一中所述的承托料Ⅰ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。
4.根据权利要求1所述的一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于步骤一中所述的除菌活性炭为柱状活性炭。
5.根据权利要求1所述的一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于步骤一中所述的承托料Ⅱ为鹅卵石与锰砂混合体，鹅卵石与锰砂混合体中鹅卵石作为支撑体，锰砂作为填充体。
6.根据权利要求1所述的一种低温条件生物同步去除地下饮用水中高铁高锰的处理方法，其特征在于步骤二中所述的菌液浓度为2.0×109CFU/mL～5.0×109CFU/mL的铁锰氧化菌液中铁锰氧化菌为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)。
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