除氟滤罐

除氟方法

长期摄入氟化物含量过高的饮水，将引起以牙齿和骨骼为主的慢性疾病，前者称为氟斑牙，后者称为氟骨病，是严重危害人类健康的地方病。我国《生活饮用水卫生规范》规定，氟化物的含量不得超过1.0mg∕L。当原水氟化物含量超过标准时，就应设法进行处理。氟化物含量过高的原水往往成偏碱性，PH值常大于7.5。

除氟的方法大致可分为以下几种 1、吸附过滤法

含氟水通过滤层，氟离子被吸附在吸附剂组成的滤层上。当吸附剂的吸附能力降至一定极限值，出水含氟量达不到规定时，用再生剂再生，恢复吸附剂的除氟能力，以此循环达到除氟目的。主要的吸附剂有：活性氧化铝、骨炭、活性炭和磷酸三钙等。

2、膜法

利用半透膜分离水中氟化物，包括电渗析及反渗透两种方法。膜法处理的特点是在除氟的同时，也去除水中的其它离子，尤其适合于含氟苦咸水的淡化。

3、絮凝沉淀法

在含氟水中投加絮凝剂，使之生成絮体而吸附氟离子，经沉淀和过滤将其去除。主要的絮凝剂为铝盐，包括硫酸铝、氯化铝和碱式氯化铝等。电凝聚法除氟原理与絮凝沉淀法类似，在电解槽中通过铝离子的溶解生成絮体以吸附去除氟离子。

4、离子交换法

利用离子交换树脂的交换能力，将水中的氟离子去除。普通阴离子交换树脂对氟离子的选择性过低，整合有铝离子的胺基磷酸树脂对氟离子有极好的吸附效果。

选择除氟方法应根据水质、规模、设备和材料来源经过技术、经济比较后确定。目前常用的方法有活性氧化铝法、电渗析法和絮凝沉淀法。

5、三种方法的特点和比较

方法 活性氧化铝法 电渗析法 絮凝沉淀法 处理水量 大 小 小 原水含盐量 无要求 500～10000mg∕L 含量低 出水含盐量 不变 >200 mg∕L 增高 PH值 6.0～7.0 无要求 6.5～7.5 水利用率 高 低 高 当处理水量较大时，宜选用活性氧化铝法； 当除氟的同时要求去除水中氯离子和硫酸根离子时，宜选用电渗析法。 絮凝沉淀法适合于含氟量偏低的除氟处理，这是由于除氟所需的絮凝剂投加量远大于除浊要求的投加量，容易造成氯离子或硫酸根离子超过《生活饮用水卫生规范》规定。

活性氧化铝法

活性氧化铝是一种用途很广的吸附剂。除氟应用的活性氧化铝属于低湿态，由氧化铝的水化物在约 400℃下焙烧产生，其特征是具有很大的表面积。表2列举一些除氟用氧化铝产品的规格型号和主要技术指标。常用规格：Φ 1～3mm Φ 3～5mm Φ 5～8mm

活性氧化铝产品技术参数

分析项目 氧化铝含量(AL2O3)% 氧化钠含量(Na2O)% 静态吸附容量(RH=60)% 吸水率% 孔容积ml/g 测试数据 92 ≤1.0 ≥16.8 ≥50 ≥0.38 分析项目 比表面积m2/g 强度 容重g/cm3 磨损率% 外观 测试数据 ≥300 ≥80 0.7-0.8 ≤0.6 白色、无毒、无臭 影响活性氧化铝吸附能力的主要因素： 1、颗粒粒径

活性氧化铝的颗粒粒径对其吸附氟离子能力有明显影响，粒径越小，吸附容量越高，但粒径越小，颗粒的强度越低，将会影响其用寿命。

2、原水的PH值

对活性氧化铝吸附除氟能力有明显影响。当PH值大于5时，PH越低，活性氧化铝的吸附容量越高。 3、原水的初始氟浓度

也是影响活性氧化铝吸附容量的因素之一。初始氟浓度越高，吸附容量越大。 4、原水的碱度

原水中碳酸根浓度是影响活性氧化铝吸附容量的一个重要因素。重碳酸根浓度越高，活性氧化铝的吸附容量将降低。

5、氯离子和硫酸根离子

对于一般水源氯离子和硫酸根离子浓度对活性氧化铝的除氟能力没有影响。活性氧化铝对氯离子和硫酸根离子没有明显的去处能力。

6、砷的影响

活性氧化铝对水中的砷有吸附作用，对As5+的吸附能力远大于As3+。砷在活性氧化铝上的积聚将造成对氟离子吸附容量的下降，且使再生的洗脱砷离子比较困难。

吸附滤池

1、滤料

吸附滤池的滤料是作为吸附剂的活性氧化铝。其粒径不大于2.5mm，一般采用0.1～1.5mm。滤料应有足够的机械强度，耐压强度大于10N∕个，使用中不易磨损和破碎。

2、原水PH值的调整

活性氧化铝每个吸附周期的吸附容量随原水PH值的不同而不同，可相差数倍。天然含氟量高的水，往往PH值较高，从而降低了吸附容量。为此，可以采取人为措施，在进入滤池前降低原水PH值。降低的值应通过技术经济比较确定，一般宜调整到6.0～7.0之间。

PH值调整可采用投加硫酸、盐酸、醋酸等溶液或投加二氧化碳气体。投加量可根据原水碱度和PH值计算或通过试验来确定。

3、滤速 ① 当原水不调整PH值时，滤速只能达到2～3m∕h，间断运行4～6h； ② 当原水降低PH值至少小于7.0时，可采用连续运行方式，滤速为6～10m∕h。 4、流向

原水通过滤层的流向可采用自下而上或自上而下方式。当采用硫酸溶液调整PH值时，宜采用自上而下方式；当采用二氧化碳气体调整PH值时，为防止气体挥发，增加溶解量，宜采用自下而上的方式。

5、周期工作吸附容量

滤料工作吸附容量受许多因素影响，主要因素有原水含氟量、PH值，滤池滤速、滤层厚度中点出水含氟量及滤料自身的性能等。

① 当采用硫酸调整PH值至6.0～6.5时，吸附容量一般为4～5g（F）∕kg（AL2O3） ② 当采用二氧化碳调整PH值到6.5～7.0时，吸附容量一般可为3～4g（F）∕kg（AL2O3） ③ 当原水不调整PH值时，吸附容量一般可为0.8～1.2g（F）∕kg（AL2O3） 6、终点出水含氟量

当采用多个吸附滤池时，其中任一个单个滤池的终点出水含氟量可考虑稍高于1mg∕L，这是由于在生后活性氧化铝池的出水，在较长时间内小于1mg∕L，为延长除氟周期，增加每个周期处理水量，降低制水成本，故单个滤池出水含氟量可稍高于1mg∕L。设计时应根据混合调解能力确定终点含氟量值，保证混合后出水含氟量不大于1mg∕L。

7、滤层厚度

滤池滤层厚度可按下列规定选用； ① 当原水含氟量小于4mg∕L时，滤层厚度宜大于1.5m； ② 当原水含氟量在4～10mg∕L时，滤层厚度宜大于1.8m也可采用二个滤池串联运行； ③ 当采用硫酸调整PH值至6.0～6.5，处理规模小于5m3∕h、滤速小于6m∕h时，滤层厚度可降低到0.8～1.2m。

8、滤池高度

滤池高度包括滤层厚度、承托层厚度、滤料反冲洗膨胀高度和保护高度。当采用滤头布水方式时，应在吸附层下铺一层厚度为50～150mm、粒径为2～4mm的石英砂作为承托层。滤层表面至池顶高度采用1.5～2.0m，该高度包括了滤料反冲洗膨胀高度和保护高度。

9、滤池构造

滤池可采用敞开式和压力式。敞开式适用于处理规模较大的场合，管理方便，但需设置调解构筑物和二次提升。

10、管径

反冲洗进入水管必须按首次反冲洗强度来选择管径。敞开式滤池反冲洗出水管可不安装阀门。 11、PH调整剂投加方式

浓度应稀释至0.5%～1%后投加。酸液应加入到原水进水管的中心。二氧化碳气体的投加应通过微孔扩散器来完成。

12、附属设施

滤池应配置以下附属设施； ① 进、出水取样管； ② 进水流量指示仪表； ③ 观察滤层的视窗，常设置2个：一个位置在滤层表面，观察滤层高度的变化；另一个设于滤料反冲洗膨胀高度，用以观察滤层是否膨胀到位。

再生

再生剂出水含氟量达到终点含氟量值时，滤池停止工作，滤料应进行再生处理。 1、 再生剂

再生剂宜采用氢氧化钠溶液，也可采用硫酸铝溶液。从水质考虑，氢氧化钠溶液较为适宜，因为无论是硫酸根离子还是氯离子都会对水质有影响。

氢氧化钠再生剂的溶液浓度采用0.75%～1%。氢氧化钠消耗量可按每去除1g氟化物需8～10g固体氢氧化钠计算，再生液用量为滤料体积的3～6倍。

2、再生操作方法

当采用氢氧化钠再生时，再生过程可分为首次冲洗、再生、二次冲洗（或淋洗）及中和四个阶段。当采用硫酸铝再生时，上述中和阶段可省略。

① 首次冲洗滤层膨胀率可采用30%～50%，反冲洗时间可采用10～15min，冲洗强度视滤料粒径大小，一般可采用12～16L/（m2.s）。首次冲洗十分重要，其主要作用是去除吸附期间在滤料间截留的悬浮物和松动滤层，防止滤料板结。滤料板结是活性氧化铝法使用中存在的主要问题，它将严重降低除氟能力，缩短使用寿命。因此，要确保首次反冲洗达到要求强度，反冲洗进出水管管径按此进行选择。

② 再生溶液自上而下通过滤层，当再生剂采用氢氧化钠溶液时，再生时间采用2～3h，再生液流速为3～10m∕h。当再生剂采用硫酸铝溶液时，再生时间可采用2～3h，流速可为1～2.5m/h。再生后滤池的再生溶液必须排空。为节省再生剂，再生初期允许使用前次再生使用过的再生剂，后期使用新配置的再生剂。滤料的再生也可采用浸泡的方式或再生剂循环的方式。

③ 二次反冲洗强度可采用3～5 L/（m2.s），流向自下而上通过滤层，反冲洗时间为1～3h。也可采用淋洗的方法，淋洗采用原水以1∕2正常过滤流量，从上部淋下，淋洗时间0.5h。采用硫酸铝作再生剂，二次反冲洗或或淋洗终点出水PH值应大于6.5，含氟量应小于1mg∕L。

④ 中和可采用1％硫酸溶液调解进水PH值降至3左右，进水流速与正常除氟过程相同，中和时间为1～2h，直至出水PH值降至8～9为止。

⑤ 首次反冲洗、二次反冲洗、淋洗以及配制再生溶液均可利用原水。

再生池有效容积按单个最大吸附滤池一次再生所需再生溶液的用量来计算，一般情况下再生溶液的用量为滤料体积的3～6倍，再生溶液循环使用取低值，一次性使用取高值。再生池须设置再生泵，再生泵应有良好的防腐性能，流量按单个滤池要求设计。

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2010年10月更新，北京春秋鼎盛环保科技有限公司—技术部