改性天然礦物濾料在農(nóng)村飲水降氟中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞:農(nóng)村飲水;天然礦物質(zhì):濾料:降氟;除氟
一、高氟水危害及除氟方法
我國(guó)是世界上飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。地方性氟中毒是人體在高氟區(qū)的特定地理環(huán)境中，從外界長(zhǎng)期攝人超過(guò)生理需要量的氟積存于骨骼系統(tǒng)引起的一種慢性地方病。
氟在水中極難處理，常用的活性炭和陰陽(yáng)樹脂類材料對(duì)氟進(jìn)行吸附。以骨炭為原料的除氟劑，其降氟容量高，但材料價(jià)格高、強(qiáng)度差、易破碎且出水有腥臭味；钚匝趸X吸附降氟是比較成熟和常用的方法，我國(guó)目前約有70%以上的降氟點(diǎn)采用了此法，但經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明該法還存在一些問(wèn)題，一是連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短，很容易出現(xiàn)假疲勞;二是濾料易出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，使布水與集水不均勻，嚴(yán)重影響使用壽命。電滲析、反滲透等方法都可以徹底解決降氟問(wèn)題，但其設(shè)備投資較高，用戶尤其是農(nóng)村用戶難以承受。選取適宜水源往往受到自然條件限制，許多地區(qū)近年采用打深井的方法，即穿透富氟水層取水。但打深井也存在一些問(wèn)題，一是造價(jià)高，一次性投資大;二是有的地方根本打不出水;三是有的深井水仍然氟超標(biāo);四是即便深井水符合標(biāo)準(zhǔn)，用一段時(shí)間后，地表水就會(huì)和深井水溝通，依舊出現(xiàn)氟超標(biāo)問(wèn)題。
在尋求除氟方法中，我們采用天然礦物制備除氟濾料，并對(duì)除氧性能進(jìn)行了測(cè)試。目前，改性天然礦物濾料除氟方法已在農(nóng)村飲水工程中應(yīng)用。
二、天然礦物質(zhì)濾料的制備及其除氟性能試驗(yàn)
1試驗(yàn)條件
試驗(yàn)原料:硅鋁酸鹽礦物和明礬。
實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備:精密酸度計(jì)，氟離子選擇電極，振蕩器，恒溫水浴，焙燒爐，吸附過(guò)濾器。
2.試驗(yàn)方法
(1)天然礦物質(zhì)濾料的制備
天然礦物質(zhì)濾料采用如圖1所示工序制備。
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(2)氟化物的測(cè)定方法
按照生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法
(GB/T 5750.5-2006)規(guī)定，采用離子選擇電極法測(cè)定水樣中F-離子濃度。
(3)除氟性能試驗(yàn)方法
①靜態(tài)吸附試驗(yàn)
稱取1g濾料，加人到定量的配制好的或天然的含氟水樣中，恒溫振蕩十靜置24h后，測(cè)定水樣的氟離子濃度。
②動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)
稱取一定量的濾料裝人吸附過(guò)濾器中，使含氟水在一定的流速下連續(xù)通過(guò)濾料層，同時(shí)定時(shí)檢測(cè)濾后水中氟離子濃度。當(dāng)濾后水中氟離子濃度達(dá)到1.0mg/L時(shí)，用5%-6%濃度的明礬對(duì)濾料進(jìn)行沖洗再生。再生后繼續(xù)對(duì)含氟水進(jìn)行吸附過(guò)濾。如此反復(fù)。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
(1)天然礦物質(zhì)濾料對(duì)水中氟離子的吸附能力
天然礦物質(zhì)濾料對(duì)高氟水中的氟化物具有良好的吸附去除作用，對(duì)不同的天然水質(zhì)條件有較好的適應(yīng)性，見(jiàn)表1。由表1可以看出，水中硫酸鹽含量對(duì)天然礦物質(zhì)濾料的除氟性能產(chǎn)生影響，硫酸鹽含量高時(shí)(>250mg/L時(shí))，濾料對(duì)氟的吸附容量略有下降，但仍然能夠達(dá)到600mg/kg以上的吸附容量。
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(2)天然礦物質(zhì)濾料對(duì)水中其他有害物質(zhì)的凈化能力
天然礦物質(zhì)濾料不僅具有優(yōu)良的降氟性能，同時(shí)對(duì)水中其他有害物質(zhì)也具有良好的凈化能力，見(jiàn)表2。
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(3)天然礦物質(zhì)濾料的再生能力與運(yùn)行穩(wěn)定性
從天然礦物質(zhì)濾料除氧試驗(yàn)結(jié)果可知，天然礦物質(zhì)濾料具有良好的再生性能和穩(wěn)定性。在多達(dá)100多次的反復(fù)吸附一脫附(再生)過(guò)程中，其吸附性能曲線的總體趨勢(shì)平穩(wěn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的性能衰減。
三、在農(nóng)村降氟改水工程中的應(yīng)用實(shí)例
1.工程概況
天然礦物質(zhì)濾料的實(shí)例應(yīng)用選在山東省商河縣。當(dāng)?shù)貎羲?.2mg/L，工程設(shè)計(jì)處理能力30t/h。工程配置1600mmx3800mm除氟罐3臺(tái)，裝填天然礦物質(zhì)濾料12t。
2.運(yùn)行情況
將工程運(yùn)行過(guò)程中一個(gè)再生周期的跟蹤監(jiān)測(cè)情況繪制成圖，見(jiàn)圖2，其橫坐標(biāo)為處理水量、縱坐標(biāo)為出水氟含量。該工程已連續(xù)運(yùn)行2年多，性能穩(wěn)定，產(chǎn)水含氟量符合國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。
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四、結(jié)論
①天然礦物質(zhì)濾料具有優(yōu)良的降氟能力，對(duì)天然高氟水中氟的吸附容量大于600mg/L。
②天然礦物質(zhì)濾料在降氟的同時(shí)也能較好的去除水中其他有害物質(zhì)。
③天然礦物質(zhì)濾料具有優(yōu)良的再生能力和運(yùn)行穩(wěn)定性，在100多次的反復(fù)吸附一脫附(再生)過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)明顯的性能衰減。
④與其他水處理方法、水處理材料相比，天然礦物質(zhì)濾料具有性能穩(wěn)定、使用方便、操作管理簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
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[3]胡麗娟，周琪.活化沸石的飲用水除氟工藝研究田.凈水技術(shù)，2005(3).
[4]唐受印，戴友芝.水處理工程師手冊(cè)網(wǎng).北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000.
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