农村饮水安全工程

提要：阐述了天然地下水微量金属离子超标的危害及针对性的降氟处理工艺，以确保处理后含氟量达国家饮用水的规定，确保农村饮水安全。

关键词：微量金属离子 含氟量 除氟装置吸附交换再生处理

中图分类号：P624.8 文献标识码：A 文章编号：

一、概述

天然地下水的成分比较复杂，大都含有很多人体不能接受的物质，如超量的硬度、过量的氟离子、过量的铁、锰离子以及其他对人体有害的微量金属离子等，这些物质不能被人体直接利用或对人体健康有害，在进行净水处理时必须将其去除，在达到允许范围内方可作为饮用水使用。

本项目为安徽地区农村饮水安全工程项目，其水源井含氟量达超过国家饮用水1.0mg/L的规定，需进行降氟处理。

本系统工程小时处理量为15吨。

二、国家标准中生活饮用水氟含量标准

国家饮用水质量标准（GB5749-85，卫生部1985年批准颁布）规定如下：

氟离子≤1.0mg/L

三、氟离子的危害

氟离子的危害：氟离子是给水中的一种天然离子，该离子具有自相矛盾的特性，在生活饮用水中氟离子含量过高将对人体健康特别是对牙齿和骨骼带来不可逆转的损坏，但是水中含有少量的氟离子将有助人防止蛀牙的出现，所以找到既不有害牙齿损坏又能帮助人类防止蛀牙的出现的氟离子浓度是很重要的。经过科学研究，该浓度平均在1mg/L左右。由于氟离子的有益作用，如今已经开始在公共给水中投加氟离子，比如美国已经有8000万以上的人在饮用经过氟化处理后的给水。

四、地下水除氟技术

1、处理工艺

注：深色框内为本公司提供的主要设备。

2、工艺说明

地下水由深井泵提升后进入除氟装置，通过活性氟化剂的吸附交换，将水中的氟离子去除，从而使水质得到净化，达到生活饮用水标准。

除氟装置运行一段时间后需要对设备进行反冲洗，采用经过处理后的净水。除氟装置运行一段时间后还需要对活性氟化剂进行再生处理，采用5%的硫酸铝溶液循环浸泡40~90min即可恢复活性氟化剂的活性，然后冲洗干净就可以投入使用。

考虑到系统需连续供水，故本系统采用二台除氟设备，同时运行，分别再生。

注：根据具体水质的PH值考虑是否需增设PH调节装置。

3、使用条件和出水水质

4、设备技术参数

（1）除氟装置 2台

设备外形尺寸：φ1800×3800本体材质：Q235碳钢防腐

设计滤速：6~8m/h反洗强度：10~14L/m2s

填料材质：活性氟化剂滤料高度：1.5m

再生剂：硫酸铝配比浓度：5%

单台设备处理水量范围：15~20m3/h 本体材质：Q235

进水含氟：≤10mg/L出水含氟：≤1.0mg/L

配套：再生溶解系统一套及循环水泵1台

活性氟化剂性能参数：

白色球状多孔颗粒，无毒无臭，不粉化，不溶于水和乙醇，分子量102，有效含量≥95%，堆比重0.7g/cm3，比表面积≥300m2/g，孔容积≥0.38cm3/g，粒径2~3mm，分子式Al2O3・N・H2O（0≤N≤0.8）

（2）反冲洗水泵 2套

设备型号：ISG125-160A

技术性能：Q=180m3/h H=24m N=18.5kw

（3）再生溶解系统2套

再生罐：5m3PE材质 1台

再生循环水泵型号：102泵 1台

五、本工艺方案优特点：

a、一次性投资，不需要更换滤料，滤料可再生使用，仅需根据使用情况每年适当添加即可；

b、运行费用低，反洗时间短，运行周期长；

c、占地面积小，上马快，管理维护简单；

d、设备室外布置即可，不需另设厂房，工程总投资低；

e、工艺成熟，实践经验丰富。

六、系统控制

除氟系统的控制要求主要控制除氟装置的运行、反洗和再生，手动/自动控制运行。手动控制运行：当监测除氟装置出水水质超标时，启动反冲洗泵对除氟装置进行反冲洗再生程序。自动控制运行：根据使用情况定时反冲洗再生。

七、安装及运行要点

1.除氟装置就放在水平的混凝土基础上，基础应稳固，防止不均匀沉陷；

2.在滤料装填前应认真筛选，筛选后自下而上，由大到小逐层装填；

3.滤料装填完毕应及时进行反冲洗，水流自下而上，将不合格的滤料砂粉

末泥水及时冲走，直至出水澄清才能正式运行；

4.反冲洗周期一般根据处理后水质、压力而定。当进出水压力表的差值达

到设备的允许水头损失值而进行反冲洗，当滤后水中氟含量超出规定值应立即进入再生程序；

5.反冲洗强度按要求进行，一般历时5-7分钟；

6.设备初期运行阶段，反冲洗水量不宜过大，强度不宜过高，仅以松动滤

料为主，以免影响生物活性滤膜的形成；

7.除铁锰装置的滤料应每年进行翻砂整理，捣碎粘结在一起的大块，并观

察滤层的厚度，如发现滤层减薄，应及时补足滤料，保证出水品质。

八、操作说明

1、系统安装完成并清理干净，各动力设备空运行检验合格后即可投入使用；

2、滤料按要求填装完毕，冲洗干净，允许使用；打开进水管路上总进水阀门及各除氟装置进水阀门、出水阀门。

3、开启深井泵供水，整个系统即投入运行；

4、系统运行约15天左右（或根据出水水质情况决定）需对活性氟化剂进行再生，具体再生程序如下：

首次冲洗：强度为12L-16/m2.s。关闭原水泵出口至设备进水口上的总进水阀门、除氟装置的进水阀门和出水阀门。

打开除氟装置本体上的反洗排水阀、反

冲洗进水阀门，以及原水泵至反冲洗管

道上的总反洗进水阀门及需再生除氟装

置本体反洗进水阀门和反冲洗泵及其出

口阀门，进行8-20min的反冲洗。反洗

结束依次关闭反冲洗泵及其出口阀门、

原水泵至反冲洗管道上的阀门、反冲洗

进水阀门、上排阀门。

再生：首次冲洗结束，打开中排阀 阀门操作示意图

门，放部分水至中排水位即进入再生步骤。需预先制备浓度5%的硫酸铝溶液，即将硫酸铝倒入再生溶液箱（首次硫酸铝用量100kg，以后每次再生前添加50kg即可），注水并用再生泵回流搅拌，将配比调好至溶液浓度为5%即可，制备好再生液即关闭回流搅拌阀门，备用。打开进再生液阀门和再生液回流阀门，利用再生溶液箱和除氟装置本体内剩余水量进行循环再生，此时再生系统的再生液浓度约在2-3%之间，循环再生时间约3小时，再生结束。依次关闭再生泵及进再生液阀门、再生液回流阀门。

二次反洗：再生结束后进入二次反洗阶段，其反洗强度为3L-5/m2.s。打开打开上排阀门、反冲洗阀门和反冲洗泵及其出口阀门进行二次反洗，历时5-10min即可。

备用：二次反洗结束，依次关闭反冲洗阀门和反冲洗泵及其出口阀门、上排阀门，同时打开出水阀门、进水阀门和原水泵及其出口到设备进水口间的阀门，设备再次投入运行。如此循环产水即可。

两台除氟装置同时运行，分别再生。

具体操作阀门可参见含氟水处理工艺图。

九、总结

除氟装置在安徽界首、怀远、临泉地区的使用改善了当地农村的用水安全，使得过量氟引起的牙齿和骨骼等不可逆性弊端大幅度减少。