水是地球的基本組成要素，是地球環(huán)境、地球地質(zhì)和地球化學(xué)中最活躍的因素。地下水徑流是地球水文循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分。水通過地下徑流與上覆層、含水層相互接觸，發(fā)生了一系列化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)。因而在某些區(qū)域形成了含鐵錳地下水。由于各地域不同的水文地球化學(xué)還原環(huán)境又造就了千差萬別的含鐵錳地下水水質(zhì)。含鐵錳地下水主要分布于松花江、嫩江干支流、長江中下游、珠江三角洲等流域的l8個(gè)省市地區(qū)，是一些中心城市和廣大農(nóng)村地區(qū)的重要水資源。用水中鐵錳過量會影響工業(yè)生產(chǎn)和居民生活，因此含鐵錳地下水的凈化是水質(zhì)工程學(xué)長久研究的課題。
    21世紀(jì)初我們課題組和中國市政工程東北設(shè)計(jì)研究總院的工程師們開始致力于渾河流域含鐵錳地下水凈化的研究，在眾多工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上突破了接觸氧化除錳理論，發(fā)現(xiàn)了生物固錳除錳機(jī)制，由此創(chuàng)建了“弱曝氣+一級過濾除鐵除錳”的簡捷流程，成功建設(shè)并運(yùn)行了沈陽張士開發(fā)區(qū)生物除鐵除錳水廠。
    然而，渾河流域的微鐵高錳地下水僅僅是含鐵錳地下水類型之一。隨著工程實(shí)踐的擴(kuò)展和研究的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)渾河流域含鐵錳地下水凈化的成功經(jīng)驗(yàn)往往不能復(fù)制應(yīng)用于我國廣大地域各種類型含鐵錳地下水的凈化，尤其是對于寒冷地區(qū)伴生氨氮高鐵錳水質(zhì)，幾乎無效。鑒于此，我們課題組在哈爾濱松北區(qū)前進(jìn)水廠經(jīng)3年的潛心實(shí)驗(yàn)研究和對全國各地除鐵除錳技術(shù)的調(diào)研，最終解決了特殊水質(zhì)含鐵錳地下水的凈化，創(chuàng)建了針對不同水質(zhì)類型的含鐵錳地下水的凈化流程，建設(shè)了寒冷地區(qū)伴生氨氮高鐵錳地下水生物凈化示范水廠。
    本書是前述研究與實(shí)踐的總結(jié)，是我們課題組2005年出版《生物同錳除錳機(jī)理和工程應(yīng)用》的姊妹篇，是生物固錳除錳機(jī)理的完善和補(bǔ)充。全書共分10章，由李冬、曾輝平分章撰寫，李冬統(tǒng)稿，張杰審。第l章從地球水的循環(huán)人手，討論含鐵、錳地下水的成因、分布和類型；第2章介紹鐵、錳元素化學(xué)性質(zhì)，遷移循環(huán)規(guī)律，鐵錳與人體健康及各國各地區(qū)生活和工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)；第3章回顧除鐵除錳科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程；第4章探求接觸氧化除鐵機(jī)制和生物固錳除錳機(jī)理的協(xié)同作用，建立生物除鐵除錳濾池的理論模型；第5章解析高鐵錳水質(zhì)生物凈化濾層中Mn2+的氧化還原反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)，從而探求加速生物除錳濾層成熟的濾層結(jié)構(gòu)；第6章研究地下水中Fe2+、Mn2+、NH；等還原物質(zhì)在生物濾池中對溶解氧的需求和利用規(guī)律，探求伴生氨氮高鐵錳地下水的生物凈化流程；第7章通過現(xiàn)場模擬試驗(yàn)和生產(chǎn)性試驗(yàn)確立伴生氨氮高鐵錳水質(zhì)生物凈化水廠工程設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行參數(shù)；第8章研究伴生氨氮高鐵錳地下水生物凈化濾層的微生態(tài)系統(tǒng)和錳氧化菌生理、生態(tài)特性；第9章研究高鐵錳地下水供水系統(tǒng)的規(guī)劃、總體布局及水廠設(shè)計(jì)；第l0章介紹不同含鐵錳地下水生物凈化流程及其工程示范。