地下水中的铁呈二价离子状态存在，溶于水中，无色，出地面后与空气接触，二价铁氧化成三价铁，先是浑浊，而后成为棕色沉淀。在缺氧的情况下是很清澈的，抽上来之后在空气中被氧化二价铁离子被氧化成三价，到时候就是那种颜色，再过一点时间絮体沉淀水又澄清了。其反应式如下： 
4Fe(HCO3)2+2H2O+O2= 4Fe(OH)3 ↓+8CO2 
依据以上原理，在地下水除铁中，一般工艺选用二步法。第一步向含铁水中曝气溶氧，将二价铁氧化成几乎不溶于水的三价铁，第二步是絮凝过滤除去三价铁的沉淀物，使水得到净化。 
地上式溶解氧法除铁除锰工艺流程，有几种形式。选用什么样的流程主要取决于原水的化学成分，如水的碱性；铁和锰的含量。在北方寒冷地区，当水中碱度大于2.0mg/l；铁小于2.0mg/l；锰小于1.5mg/l时可采用简单爆气一级过滤法处理，达到除铁除锰的目的。当水中铁的含量大于5mg/l；锰大于1.5mg/l时一般采用二级过滤工艺，一级过滤先除铁，二级过滤再除锰原因是当铁和锰同时存在于水中时，铁能干扰锰的去除，特别是铁和锰的含量较高时，除锰就更困难。 
地下水除铁锰工艺 
原水曝气——接触氧化过滤 
曝气氧化法的工艺： 
原水曝气——氧化——过滤 
注：①接触氧化法曝气后水的pH值宜达到 6.0以上。 
②曝气氧化法曝气后水的pH值宜达到 7.0以上。 
第7.6.4条 地下水除锰宜采用接触氧化法，其工艺流程应根据下列条件确定： 
一、当原水含铁量低于2.0毫克/升、含锰量低于1.5毫克/升时，可采用： 
原水曝气——单级过滤除铁除锰 
二、当原水含铁量或含锰量超过上述数值时，应通过试验确定。必要时可采用： 
原水曝气——氧化——一次过滤除铁——二次过滤除锰 
三、当除铁受硅酸盐影响时，应通过试验确定。必要时可采用： 
原水曝气——一次过滤除铁（接触氧化）——曝气——二次过滤除锰 
注：①除锰滤池滤前水的pH值宜达到 7.5以上。 
②二次过滤除锰滤池的滤前水含铁量宜控制在 0.5毫克炖升以下。 
地下水除铁锰工艺系统简述 
一、工艺流程：深井水→曝气池→一级絮凝沉淀池→二级沉淀池→防锈阻垢剂 
  
1、曝气池：在曝气池旁设有1台风机，将空气中的氧气混和到水中进行曝气，将水中的二价铁氧化成三价铁，铁曝气氧化法：水中不含二氧化碳时之氢碳酸铁可溶解到31mg/l(以Fe计)，如提高pH使成为氢氧化亚铁时可溶解到数mg/l之量。但氧化为氢氧化铁时则减少到0.01mg/l以下，其反应式大致如：
2Fe(HCO3)+ O2＋H2O→2Fe(OH)3+4CO2。
理论上氧1mg/l可以氧化二价铁7mg/l，但因氧化反应速度甚慢，故需要与大量空气接触或提高pH等以增加反应速度，氧化后原水须经过沉淀、过滤处理。
水中二价铁用曝气处理时，最大因素为pH值，根据实验结果，pH值及曝气时间之影响如表二，即铁之氧曝氧化时，其pH值至少应调节到6.5以上，如要缩短处理时间，增加效果，更需提高pH值。一般地下水多含有二氧化碳，由于曝气可祛除二氧化碳，因此pH值升高，效果良好。