Le procédé au sable de manganèse pour éliminer le fer, le manganèse et le sulfure d'hydrogène des eaux souterraines est utilisé depuis les années 1950 chez l'homme. Il existe aujourd'hui deux procédés de traitement distincts associés à l'utilisation du sable de manganèse ; plus précisément, le « IR » (régénération intermittente) et le « CR » (régénération continue), qui sont tous deux devenus des standards de l'industrie. De plus, le sable de manganèse peut, sous certaines conditions, éliminer le manganèse par oxydation catalytique.
Le sable de manganèse est plus correctement identifié comme étant de la glauconite, un matériau alumino-silicate de fer, de potassium et d'origine marine. Le sable de manganèse est utilisé depuis les années 1920 comme zéolite naturelle pour adoucir l'eau en raison de sa capacité d'échange d'ions relativement élevée d'environ 3,000 grains/cu.
Pour l'élimination du fer et du manganèse, les grains nodulaires singuliers naturels de sable de manganèse sont lavés et classés pour produire un média de filtration ayant une analyse par tamisage de 18 x 60 mesh avec une taille efficace résultante de 0.3-0 0,35 mm et un coefficient d'uniformité de 1,60 ou moins, conférant au média d'excellentes caractéristiques de filtration. Le sable de manganèse est stabilisé, puis recouvert d'oxyde de manganèse dans différents états de valence. C'est ce revêtement qui confère au sable de manganèse ses propriétés chimiques d'oxydo-réduction particulières pour l'élimination du fer et du manganèse ainsi que de petites quantités de sulfure d'hydrogène.
Les avantages du procédé au sable de manganèse par rapport à l'aération et à la filtration sont le pompage unique (car le procédé utilise généralement une filtration sous pression), la fiabilité, la flexibilité et un effluent de haute qualité associé à une facilité d'utilisation. Les procédés CR et IR sont relativement simples, tant dans leur conception que dans leur fonctionnement, et constituent une méthode efficace et fiable pour l'élimination du fer et du manganèse.
Le mécanisme d'élimination du fer et du manganèse par le sable de manganèse dans la méthode CR est l'oxydation suivie de l'élimination physique des précipités résultants par filtration à l'aide d'un sable de manganèse ou d'un lit de sable vert de manganèse-anthracite. Dans la méthode IR, le manganèse est éliminé par oxydation de contact. Généralement, la méthode CR est utilisée là où le fer prédomine avec seulement de petites quantités de manganèse, tandis que le procédé IR ou oxydation catalytique est utilisé pour l'eau où l'élimination du manganèse, avec ou sans présence de fer, est requise.