２０１７年———，—————，——第７期 ————————一—＿—＿—一——－— ——————————－—————－——＿—＿——————’—黑———＿’—龙——————江—————水——————利———一科一技 Ｎｏ．７．２０１７ （第４５卷） 坚！ ！！ 查 竺 竺 ！兰 ！ ！！！ ！！ ！ ！ 一一 （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 文章编号：１００７—７５９６（２０１７）０７—００９４—０３ 辽宁地区高氟水处理技术研究 刘克俭，潘秭男，孙 毅，陈书传，邹添丞 （辽宁省农村水利建设管理局，沈阳１１０００３） 摘 要：长期饮用高氟水可以引起地方性氟中毒，而氟超标水无法通过简单水处理来作为农村 供水水源，因此研究高氟水地区水处理技术模式对实现农村饮水安全具有极其重要的意义。 总结辽宁地区农村饮水安全工程建设以来存在的氟超标问题，选取合适的技术路线，形成适宜 辽宁地区农村饮水安全氟超标工艺。 关键词：农村饮水安全；氟超标；混凝吸附；除氟工艺 中图分类号：ＴＵ９９１．２ 文献标识码：Ｂ １概述 ２除氟药剂研究 目前相对廉价的除氟材料有红砖粉状、煤粉、膨 辽宁省地处东北地区南部，总体的地貌格局为 辽东山地丘陵、辽北康法丘陵及辽西低山丘陵，三面 润土、红土壤和硅藻土等，吸附容量为０．２— 环绕辽河平原。省内高氟地下水的分布规律与含水 ４．０ｍｇ／ｇ。文章针对低浓度（＜２．０ｍｇ／Ｌ）高氟水的 层或含水岩系及地下水埋藏深度关系密切。氟离子 特点，利用当地廉价粉末原料的水处理药剂，采用市 含量普遍超标的地区主要有：中部平原和东西两侧 售混凝剂与廉价粉末吸附剂复配的除氟药剂，研制 地区，山前地带及西北部的新开河右岸，浅部（２０ｍ 出适于辽宁农村的新型除氟剂。 以上）地下水；辽东地域内沙河、柳河、秀水河、辽河 ２．１采用混凝工艺的吸附法 流域浅层即全新统含水层（２０—２５ｍ以上），及康平 混凝沉淀法是饮水除氟的方法之一，通过向水 以北西辽河浅层即上更新统。长期饮用高氟水可以 中加入混凝剂将氟离子除去。铝盐投加到水中后， 引起地方性氟中毒，而氟超标水无法通过简单水处 通过铝离子与氟离子的络合作用或通过铝盐水解的 理来作为农村供水水源，因此研究高氟水地区水处 中间产物及最后生成的无定型的ＡＬ（ＯＨ） （ａｍ）絮 理技术模式对实现农村饮水安全具有极其重要的 体对氟离子的离子交换作用以及吸附、卷扫作用等 意义。 将水中的氟离子去除¨ 。 对于粉状吸附剂，选用不需经过复杂处理的廉 目前我国高氟水处理的工程技术有诸多难点： 处理规模上，药剂消耗量大；处理器材使用上，吨水 价材料，使用后弃置，不需再生，可省去再生工序和 分摊制水成本高、运行管理故障频出；运行费用上， 费用。综合２０余种吸附材料的性质及除氟性能，试 化学药剂消耗高、药剂保存难等。 处理技术，并提出了不同的处理模式。 验研究和实用上选择了煤粉和膨润土。 含粉末吸附剂的净水剂的投加方法可采用干式 和溶液投加两种方法。文章研究方法为湿法投药。 文章针对上述问题提出了适合辽宁地区高氟水 ２．２吸附剂加药方法 ［收稿日期］２０１７—０６—１６ ［作者简介］刘克俭（１９９０一），男，辽宁辽阳人，助理工程师，从事农村水利管理工作；潘稀男（１９８６一），男， 辽宁沈阳人，工程师，从事农村水利管理工作；孙毅（１９８１一），男，辽宁大连人，高级工程师，从 事农村水利管理工作；陈书传（１９８９一），男，河南商丘人，助理工程师，从事农村水利管理工 作；邹添丞（１９９０一），男，辽宁大连人，助理工程师，从事农村水利管理工作。 一９４— ２０１７年第７期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．７．２０１７ （第４５卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （ＴｏｔＭ Ｎｏ．４５） 由混凝剂和吸附剂配合制成的净水剂可采用湿法投 搅动滤料床层，使饱和的“老龄絮凝体”排出。 药，即将药剂配成一定浓度的浆液投加，这一点要求 过滤单元和精滤单元的功能是去除水中絮凝体 净水药剂在溶药配药时具有化学稳定性，否则药剂 及各类颗粒物，其中，粗滤采用彗星式纤维过滤材 在溶药槽中发生水解反应，使吸附剂性能降低，同 料，精滤采用活性炭滤料。 时，由于药液中颗粒物较多，普通的柱塞式加药泵不 能使用，采用螺杆泵或蠕动泵可有效实现稳定加药。 ２．３吸附剂分离 性塑料微珠或纤维成型体材料，使得吸附剂细颗粒 成套设备采用共壁的一体式设计与加工方法， 材质为钢板涂卫生级涂层，阀门与管道开孔于设备 同侧，使得全部操作在设备同侧完成，既减少了占地 加药泵为工业级蠕动泵，具有计量准确、可输送 在反应器中填充空隙率较大的轻质材料，如浮 面积，又便于操作。 被截留附着在填充材料的巨大表面上，延长了吸附 剂在水中的停留时间，理论计算显示，当吸附剂的停 留时间为水力停留时间的５倍时，吸附剂的吸附容 量利用较为充分，通过空气反冲可排出吸附饱和的 吸附剂细颗粒，该方法称为动床吸附法 Ｊ。 ２．４含粉末的除氟剂 本研究的除氟剂由下列成分组成：除氟吸附剂 粉末、混凝剂、稳定剂。 吸附剂采用膨润土和沸石粉，粉末细度在２００ 目以上，用于吸附去除水中的氟化物和微量有机物， 吸附剂占药剂重量的５０％一７５％。 混凝剂采用聚合氯化铝，混凝剂的作用是将水 中的胶体微粒凝聚成较大颗粒的矾花，以利于沉降 和在填料上附着，混凝剂占药剂重量的２０％一３５％。 为使除氟剂具有长期储存的稳定，同时，为确保 药剂在溶药期间水解程度低，药液中的吸附剂和混 凝剂不发生混凝沉降反应，有必要加入适量的稳定 剂，稳定剂占药剂重量的５％一１５％。 本研究的除氟剂的使用方法是，将药剂配成２％ 一５％的浆料，投入水中使用。 ３ 除氟设备 含氟地下水净化成套设备包含四个水处理单 元，投药混合混凝单元、絮体动床接触吸附单元、过 滤单元和精滤单元，净化能力５ ｍ ／ｈ。 投药混合混凝单元的功能是实现吸附剂、絮凝 剂与水的混合反应，药剂投加到安装在进水管路上 的静态混合器中，经快速混合后进行进一步混合反 应，形成包含吸附剂细颗粒的絮凝体 。 絮体动床接触吸附单元的功能是使来水中的颗 粒物附着在填充的大比表面积的滤料上，延长吸附 剂在水中的停留时间，增加水中氟化物与吸附剂的 碰撞几率，提高吸附剂、吸附容量的利用率，待吸附 剂饱和后或滤床水力阻力达到预定值后，通人空气 含颗粒物的药剂的特点。 ４应用情况 本项目研究的复合吸附剂和“高速混凝一动床 吸附两段法”除氟工艺，在昌图县毛家店镇建立了试 点工程。试点工程设计处理水量ｌＯｒｅ ／ｈ，日处理水 量２００ｔ，为全村１０００人供给生活用水。 ４．１水质净化方法 １）净化工艺： 采用投加粉末吸附剂的强化混凝法。净水剂投 人水中后产生微小絮凝体，絮凝体被比表面积很大 的填料截留，水中杂质与絮凝体微粒接触碰撞并附 着其上，通过后续分离单元将杂质和絮凝体一并除 去，可去除水中悬浮物、有机物、氟化物、砷、煤粉、胶 质、色度、铁、锰、砷、油类、挥发酚、重金属等杂质，将 超标地下水净化为生活饮用水。净化工艺为“使用 粉末吸附剂的动床吸附工艺”＿１ “Ｊ。 ２）工艺特点： 集成了五项单元水处理技术，适应多种水质水 源，分别为净水药剂、新型大空隙率滤料、高通孔率 滤板、配制成浆料的药剂螺杆泵加药系统、水位信号 远距离显示箱。 运行特点——节能式设计，系统压降小。 设备特点——预装内置件的罐体组合式设计， 按工艺要求分模块制造。 安装特点——积木式成套设备，比常规净化设 施减少占地４０—６０％。 操作特点——针对原水水质进行工艺参数预调 节，简化日常操作程序。 ４．２水质处理结果 试点工程净化前后水质对比情况见表１。 ２０１７年第７期 （第４５卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．７．２０１７ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒａｕｈｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．４５） 表ｌ 试点工程净化前后水质对比情况 一９６一 试点工程运行情况表明，本项目研制的技术与设 备可用于辽宁省高氟水地区处理。水处理成本低、 效果好，适宜在类似地区进行推广应用。 ５ 结论 在研发廉价除氟剂的基础上，开发了含氟地下 水净化成套设备，优化了除氟设备和装置的运行操 作参数，成套设备包含４个水处理单元，投药混合混 凝单元、絮体动床接触吸附单元、过滤单元和精滤单 元。成套设备采用共壁的一体式设计与加工方法， 材质为钢板涂卫生级涂层，阀门与管道开孔与设备 同侧，使得全部在设备同侧完成，既减少了占地面 积，又便于操作。通过试点工程的应用，表明经除氟 设备处理后，出水氟浓度达到１．Ｏｍｇ／Ｌ以下，符合生 活饮用水卫生标准。 参考文献： ［１］赵印英，孟国霞，杨丽霞．山西农村饮水高氟水问题及处 理措施分析［Ｊ］．山西水利科技，２０１０（０３）：８９—９０． ［２］潘博，冯启言，李向东．沸石处理高氟水实验研究［Ｊ］．水 资源保护，２０１０（０６）：４５—４６． ［３］姜川，费学宁．冷冻分凝法处理高氟水的方法研究［Ｊ］．天 津城市建设学院学报，２００８（０２）：４９—５１． ［４］韩银利，周惠康，余秋生，等．处理高氟水新矿物材料的试 验研究［Ｊ］．宁夏工程技术，２００７（０４）：６３—６５． ［５］宝迪．杭锦２～｝｝土处理含高氟水的初探［Ｊ］．内蒙古石油 化工，２００４（０４）：９９—１００． ［６］罗华军，丁卫颂．高氟水改良技术及实验结果多元回归分 析［Ｊ］．人民黄河，１９９３（０５）：４５—４６． ［７］罗昌道．处理高氟水的新方法［Ｊ］．建筑知识，１９８８（０４）： ９６—９８． ［８］杜久成，孙雷．松原市宁江区高氟水源筛查及改水工程质 量监测［Ｊ］．中国地方病防治杂志，２００８（０３）：１２—１４． ［９］张志悦．沧州高氟水分布特征及饮水安全对策［Ｊ］．海河 水利，２００７（０３）：２４—２６． ［１０］王国建，王东田，陈霞，等．吸附法除氟技术的原理与方 法［Ｊ］．环境科学与管理，２００８（０８）：４６—４８． ［１１］卢建杭，刘维屏，郑巍．铝盐混凝去除氟离子的作用机理 探讨［Ｊ］．环境科学学报，２０００（０６）：６７—６８．
