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水质处理技术在农村饮水安全中的应用分析

发表时间：2020/6/12 来源：《基层建设》2020年第6期作者：马振海

[导读] 摘要：近些年，我国经济发展的十分迅速，农村生活水平也有了很大进步，对水质要求也越来越高。

        颍泉区农村饮水安全工程管理中心安徽阜阳 236000
        摘要：近些年，我国经济发展的十分迅速，农村生活水平也有了很大进步，对水质要求也越来越高。高氟水在我国分布广泛，长期饮用高氟水将对人体产生严重损害。本文简要介绍了地氟病的成因及分布地区，重点阐述了发展较为成熟的高氟水处理技术，最后对高氟水处理的发展方向进行了展望。
        关键词：水质处理技术；农村饮水；安全；应用分析
        引言
        饮用水关系到人们的身体健康，因此一定要提高对饮用水处理技术的重视，及时采取科学手段将水体中的微生物及各类杂质及时消除掉。随着时代不断进步，饮用水处理工艺也在发生变化，这都将成为保障农村饮用水安全的技术支撑。将先进的技术广泛应用在水处理过程中，不仅确保了水质安全，还促进了农村饮用水处理技术的进一步提升，这对农村地区经济的快速发展也发挥出了良好的推动作用。
        1农村饮用水存在的主要问题和原因
        (1)水质不稳定。采用新打机井更新水源的措施，运行初期，水量稳定，水质达标。但由于当地农业灌溉深井多层取水，且分布范围广、密度大、取水量多，造成了不同含水层串流，导致原有饮用水源含氟量超标。
        (2)技术选择不合理。我国农村高氟水水质条件复杂，同时存在悬浮物、有机物、胶质、色度、硬度、碱度、磷酸盐等多指标超标问题，直接影响除氟技术及设备的正常运行。在技术选择时如果没有对高氟水的水质情况进行综合分析，很难选择适宜的技术，如分子筛、活性氧化铝等吸附滤料持续除氟效果差;反渗透设备能耗高、弃水量大，达到40%，且含氟量高，无法回收利用，弃水排放造成水资源的浪费和地下水污染。
        (3)分质供水可操作性差。分质供水本来应该是解决高氟水问题的有利措施，但是由于农村居民居住分散，距离水厂较远，桶装水取用不便，供水不及时，加之部分群众安全饮水意识不强，仍在饮用未经处理的高氟水。同时由于降氟处理工艺不够成熟，经常出现滤料失效、滤膜堵塞、动力水头不足等问题，在出水、储存和运输过程中极易发生水质不达标问题，导致居民取水积极性不高，工程利用率低。
        2地下水氟含量过多的危害
        氟在自然界中分布极为广泛，水源不同程度地含有氟离子。一般认为，微量的氟是人体所必需的，有利于骨骼的坚固性，有一定的防龋作用。但过量的氟对人体是有害的，氟过量时可影响细胞酶系统的功能，主要损害牙齿的釉质、骨骼的成骨和破骨活动，并影响全身各组织器官，轻者出现氟斑牙和全身各个骨骼及关节部位疼痛等症状，较重者呈现关节僵硬及运动机能障碍，严重者呈现躯干变形和瘫痪，以致造成终生残废。当某一地区分布过高，人体摄入量偏多时又可引起特异的疾病———地方性氟病，或称地方性氟中毒。
        3高氟水处理方法
        3.1吸附法
        吸附法除氟是利用吸附剂具有高比表面积、易再生等特性，通过物理、化学作用吸附水中的氟离子，从而降低氟含量。吸附法除氟常用的吸附剂主要有活性氧化铝、活性氧化镁、粉煤灰、沸石等。使用活性氧化铝吸附除氟是世界上应用最广泛的除氟方法，美国Bornff最早提出《活性氧化铝除氟的机理及性能研究》；沸石、粉煤灰、矾土等天然材料由于具有多孔性、化学性质稳定等特点，很早就作为吸附剂应用在含氟水处理工艺中。但是由于一些天然材料的吸附效果并不理想，一些学者开始研究将它们改性后用于含氟水的处理。通过化学方法合成Schwermannite进行除氟研究，实验表明：化学法合成Schwertmannite对水体氟化物有较好的吸附效果，对氟化物的最大去除率为78.3%。因此化学法合成Schwertmannite对水体除氟的应用有着重要的研究价值和潜在的应用价值。

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        3.2地下水除氟滤料
        此工艺为国内最为常用的地下水处理方法:采用火山岩活化分子筛作为滤料，固定单层床工艺，顺流再生。当设备工作时，源水自上而下通过分子筛层，水中的氟离子不断被除氟过滤器分子筛吸附而除去。当出水达到一定量时，一级罐中的分子筛会饱和，失去交换能力，须退出运行进行再生。此时出水由其他罐提供，保证连续出水。再生时要求先对分子筛进行反洗，以去除可能截流的悬浮物等杂质，同时松动分子筛。然后从罐上部进药液，再生废液通过排污阀排出。药洗结束后，最后进行正洗工艺，彻底清除分子筛层中残留的药液。地下水除氟设备再生过程中药液通过喷射器自动吸入，并自动混合到预定浓度后送入交换器，再生剂浓度可通过阀门自由调节。
        3.3膜处理法
        膜处理技术用于饮用水处理工艺是我国近十年来最重要的技术突破，它用于除氟的主要原理是利用一种能使水分子通过而氟化物不能通过的半透膜起作用的膜分离技术。它是以压力梯度为驱动力，利用比渗透压更高的压力，改变自然渗透方向，把浓缩液中的溶剂（水）压向半透膜稀溶液一边的处理过程。对反渗透技术用于去除水中氟离子的条件及机理进行了实验探讨，结果表明，采用反渗透技术处理水有降低氟离子浓度的作用，其主要原理是由于反渗透膜孔径小于氟离子直径所致；采用纳滤膜技术对含氟饮用水进行处理，并给出纳滤除氟系统在应用设计中优化组合排布的建议。膜处理技术的优点是，除氟效率高，能耗小，单位体积产水量高；缺点是膜的价格昂贵，阻碍了广泛的应用。
        3.4化学沉淀法
        化学沉淀法是指向含氟废水中加化学药剂使生成氟化物沉淀或氟化物与生成的沉淀物共沉淀，然后分离固体沉淀物使氟离子除去。化学沉淀法常在高浓度含氟废水处理中采用，pH值一般为2左右，除氟效率一部分取决于固液分离效果，常用的沉淀剂为钙盐，如:生石灰、石灰乳等。通过向废水中投加含钙离子的药剂，将氟离子转化成难溶的CaF2沉淀:
        Ca2++2F－→CaF2↓
        单独使用生石灰或石灰乳除氟时，即使PH值达到12以上，出水中的氟含量也在20～50mg/L左右，无法达到国家一级排放标准。主要原因是，一方面因为温度为18℃时，新生成的CaF2的溶解度为16．3mg/L，［F－］=7．9mg/L，受到pH和搅拌强度等因素的影响［F－］＞7．9mg/L，废水中SO42－、CO32－离子吸附在反应中生成的CaF2微粒上，影响CaF2生成反应的快速进行;另一方面由于石灰乳的溶解度较小，未能提供充足的Ca2+使之行成CaF2沉淀。针对这样的情况，除氟过程常联合可溶性钙盐一起使用。用水溶性较好的钙盐(如CaCl2)作为石灰的补充，提高［Ca2+］的同时产生同离子效应有助于氟的进一步去除。Ca2+和F－生成CaF2的反应速度较慢，须使加入的Ca2+和水中F－的摩尔比达2倍以上。利用钙盐沉淀法处理含氟废水过程中，pH和钙浓度都可能影响除氟效果，最佳pH范围以及最佳药剂投加量视具体情况而定。
        结语
        饮水直接关系着人们的身体健康，甚至会影响到人们的生命安全。因此，要高度注重饮水安全问题。在我国农村地区，由于受到多方面因素的影响，使得饮水安全问题比较突出。随着水质处理技术的发展，目前我国在改善农村地区饮用水水质方面取得了巨大的成绩。为了进一步提升农村地区饮水的安全性，应加强对水质处理技术的应用，不断改善饮水质量，确保农村地区饮水安全，保障广大农民群众的身体健康。
        参考文献
        [1]冯小东.试论农村饮水安全工程中饮用水水质处理技术的应用[J].城市建设理论研究:电子版，2016(10)：28-28.
        [2]向红，陈刚.水质处理技术在农村饮水安全中的应用[J].中国卫生工程学，2016(1):88-90.
        [3]姚志春.膜法水处理技术在农村饮水安全中的应用研究[J].水利建设与管理，2014，34(5):61-65.