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、物理化學和生物化學反應。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)工程學長久研究的課題。
    21世紀初我們課題組和中國市政工程東北設計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，在眾多工程實踐的基礎上突破了接觸氧化除錳理論，發(fā)現(xiàn)了生物固錳除錳機制，由此創(chuàng)建了“弱曝氣+一級過濾除鐵除錳”的簡捷流程，成功建設并運行了沈陽張士開發(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。隨著工程實踐的擴展和研究的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)渾河流域含鐵錳地下水凈化的成功經(jīng)驗往往不能復制應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)前進水廠經(jīng)3年的潛心實驗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踐的總結(jié)，是我們課題組2005年出版《生物同錳除錳機理和工程應用》的姊妹篇，是生物固錳除錳機理的完善和補充。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)用水標準；第3章回顧除鐵除錳科學技術(shù)的發(fā)展歷程；第4章探求接觸氧化除鐵機制和生物固錳除錳機理的協(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+的氧化還原反應動力學基礎，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)場模擬試驗和生產(chǎn)性試驗確立伴生氨氮高鐵錳水質(zhì)生物凈化水廠工程設計方案和運行參數(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、總體布局及水廠設計；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。