Процесс марганцевого песка для удаления железа, марганца и сероводорода из грунтовых вод используется с 1950-х годов в организме человека. Сегодня существует два различных процесса очистки, связанных с использованием марганцевого песка; в частности, «IR» (прерывистая регенерация) и «CR» (непрерывная регенерация), оба из которых стали отраслевыми стандартами. Кроме того, марганцевый песок при определенных условиях может удалять марганец путем каталитического окисления.
Марганцевый песок правильнее определить как глауконит — железо-калиевый алюмосиликатный материал морского происхождения. Марганцевый песок использовался с 1920-х годов первоначально в качестве природного цеолита для умягчения воды из-за его относительно высокой ионообменной способности примерно 3,000 зерен/куб.
Для удаления железа и марганца встречающиеся в природе единичные узелковые зерна марганцевого песка промываются и классифицируются для получения фильтрующего материала с ситовым анализом 18 x 60 меш с результирующим эффективным размером 0.3-0 0,35 мм и коэффициент однородности 1,60 или меньше, что обеспечивает отличные фильтрационные характеристики. Марганцевый песок стабилизируют, а затем покрывают оксидом марганца в различных валентных состояниях. Именно это покрытие придает марганцевому песку особые химические окислительно-восстановительные свойства для удаления железа и марганца, а также небольших количеств сероводорода.
Преимуществами процесса с использованием марганцевого песка по сравнению с аэрацией и фильтрацией являются однократная перекачка (поскольку в этом процессе обычно используется напорная фильтрация), надежность, гибкость и высокое качество сточных вод в сочетании с простотой эксплуатации. Процессы CR и IR относительно несложны как по конструкции, так и по эксплуатации, и в результате представляют собой эффективный и надежный метод удаления железа и марганца.
Механизм удаления железа и марганца марганцевым песком в методе CR заключается в окислении с последующим физическим удалением образующихся осадков фильтрованием с использованием слоя марганцевого песка или марганцово-зеленого песка-антрацита. В ИК-методе марганец удаляют контактным окислением. Обычно метод CR используется там, где преобладает железо с небольшими количествами марганца, тогда как метод IR или каталитического окисления используется для воды, где требуется удаление марганца с присутствием железа или без него.