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[摘 要]介绍了吸附过滤、EDI、反渗透等三种地下水除氟处理工艺的原理及特点，并举例说明反渗透处理是经济可行的。
[关键词]氟；吸附过滤；EDI；反渗透
Zhaohaisu
（Tianjin Ganquan Group Corporation Tianjin 300352）
[摘 要]The principle and characteristics of three kinds of underground water， such as adsorption， filtration、EDI、 reverse osmosis are introduced in this paper， and for example，the reverse osmosis process is feasible.
[关键词]fluorin； adsorption filtration； EDI； reverse osmosis
中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0382-02
1 前言
氟是人体必需的微量元素之一，饮用水适宜的氟含量为0.5～1？mg/L。当饮用水中氟含量不足时，易患龋齿病，但若长期饮用氟含量高于1？mg/L的水，则会引起氟斑牙病和氟骨症，影响人们的身体健康。
为了避免饮入高氟水，地下水除氟悠然受到大家的重视，除氟方法应用较多的为吸附过滤法、EDI、离子交换、反渗透等。
2 处理工艺简介
（1）吸附过滤法
① 工作原理
含氟水通过和吸附剂进行吸附交换使水中的氟离子得以去除。运行一段时间后，吸附剂饱和，需要通过再生使其恢复活性，重新投入使用。再生过程为：反洗、吸药、置换、正洗。再生剂为硫酸铝、明矾或者碱。
吸附剂主要有活性氧化铝、活性氧化镁、羟基磷灰石、氧化锆、F.F复合分子筛等。
②工艺特点
吸附过滤法处理工艺的优点：设备结构简单；占地面积小；操作方便；一次性投资小；在除氟的过程中同时具有去除重金属离子、色度、有机物等的功能。
吸附过滤法处理工艺的缺点：再生液直接排放，对环境造成污染；如地下水中氟含量高，再生周期过于频繁，再生液排放量大，对环境污染严重，增加设备的运行成本；原水氟含量有变化时，对吸附剂的去除效果有影响，设备运行不稳定。
（2）电去离子（EDI）法
① 工作原理
电去离子（EDI）是20世纪80年代在电渗析的基础上研究发展起来的除盐技术。是一种深度除盐，替代离子交换混合床制取高纯水的新型工藝。电去离子又叫填充床电渗析，将电渗析技术和离子交换技术有机的结合，既利用了电渗析可以连续除盐和离子交换可以深度除盐的优点，又克服了电渗析浓差极化的负面影响及离子交换树脂需要酸碱再生不能连续工作的缺陷。
电去离子（EDI）主要由交替排列的阴阳离子交换膜、浓水室和淡水室以及正、负电极等组成，在淡水室内填充有一定比例的阴阳离子交换树脂。
② 工艺特点
EDI处理工艺主要替代传统的离子交换混床制取高纯水，为了避免装置出现污堵，减少其运行寿命，其对进水水质有一定的要求，一般采用RO产水。可以将TDS为1-20mg/L的水源制成8-17兆欧的纯净水。
（3）反渗透法
① 工作原理
只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。用只能让分子透过，而不让溶质透过的半透膜把纯水和咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜进入咸水一侧，结果使咸水一侧的液面上升，直到某高度，处于平衡状态，这一现象称为渗透现象。
② 工艺特点
反渗透脱盐率在99%左右，不仅能够去除水中的无机盐类，而且还可以去除各种有机污染物质；与吸附过滤法相比，减少排放碱盐再生液对环境污染，但增加能耗；无需反复再生，操作简单，减少劳动力；反渗透透过水中游离CO2、HCO3-、CO32-的顺序为：CO2>HCO3-> CO32-，出水一般呈酸性（PH<6）。
结合上述各除氟工艺的特点，在环境污染越来越被人们注重的今天，反渗透预计成为主要的处理方法。
3 工程实例
（1） 工程概况
某工程为农村饮用水改造工程，水源取自当地浅层地下水，水质良好，只有氟4.5mg/l指标超出《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006标准。本工程考虑农村的实际情况，分两种水质供水：一是地下水直接供给村民使用，用水村民洗衣、浇菜等用水。二是地下水处理后用于村民做饭饮用，为避免水源浪费，处理后的无管道供给用户，而是由村民直接到指定地点接水。
本村共有村民1200人，水处理设备处理水量为1 m3/h。
（2）处理工艺介绍
（3）主要设备简介
整个工艺中水泵可以根据水箱液位启动，实现自动化，不需人工操作。
① 石英砂过滤器
石英砂过滤是去除水中悬浮物有效手段，通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。石英砂过滤器利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高，寿命长，处理水量大，出水水质稳定可靠的显著优点。
② 活性炭过滤器
活性炭过滤是去除水的臭味、有机物、微污染物质等的有效措施。活性炭过滤不仅可以吸附分子量比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等，而且对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。经活性炭过滤后，水中总有机碳TOC、总有机卤化物TOX、总三卤甲烷TTHM等指标有明显的降低。
③ 保安过滤器 精密过滤器主要作用是截留水中的小颗粒物质，如活性炭颗粒，以防止进入到高压泵和反渗透膜中，磨损高压泵以及反渗透膜。
本系统精密过滤器采用熔喷聚丙烯滤芯，深层过滤，具有纳污量大、寿命长、易更换的优点。当过滤器进出口压差大于设定值（通常为0.07-0.1MPa）时应当更换。
④ 反渗透膜组
反渗透膜是整个脱盐系统的执行机构，其作用是脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。
反渗透膜是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般是水）通过反渗透膜（或称半透膜）而分离出来，因为这个过程和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。由于我公司选用的反渗透膜不仅具有上述优点外，而且工作压力低，因此工作时能耗低，能够降低相关的水泵、管路及压力容器承压能力，有效减少了设备的投资及运行成本。
⑤ 臭氧消毒
为防止通过饮用水传播疾病，消毒是必不可少的，它是直饮水安全、卫生的最后保障。本工藝选择具有高效性、高洁性、经济方便等特点的臭氧消毒设备。
臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒是由于氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
⑥ 化学清洗系统
用于清洗反渗透膜组，当反渗透运行一段时间后，会产生产水量下降、工作压力升高、产水电导率升高等现象，这时候需要根据反渗透膜元件受到污染的情况有针对性的进行例行清洗维护。反渗透清洗装置一般由清洗箱、清洗泵以及清洗用精密过滤器组成，清洗过程为循环清洗。
（4）出水水质
处理后设备出水中氟含量为0.2-0.4mg/L，水质良好，满足生活水饮用要求。
4 结论
随着膜技术日趋成熟和人们对环境污染越来越重视，反渗透膜将成为今后地下水除氟及除盐首先技术。它满足除氟的要求，而且大大减少因再生而产生的酸碱溶液。
参考文献
[1] 苏庆珍、王丽萍 饮用水除氟技术及其机理 电力环境保护.
[2] 李凯崇、邓述波、徐东耀 地下水除氟技术的研究进展.
[3] 张玉先主编 《给水工程》 中国建筑工业出版社.
[关键词]氟；吸附过滤；EDI；反渗透
Zhaohaisu
（Tianjin Ganquan Group Corporation Tianjin 300352）
[摘 要]The principle and characteristics of three kinds of underground water， such as adsorption， filtration、EDI、 reverse osmosis are introduced in this paper， and for example，the reverse osmosis process is feasible.
[关键词]fluorin； adsorption filtration； EDI； reverse osmosis
中图分类号：TU992.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）08-0382-02
1 前言
氟是人体必需的微量元素之一，饮用水适宜的氟含量为0.5～1？mg/L。当饮用水中氟含量不足时，易患龋齿病，但若长期饮用氟含量高于1？mg/L的水，则会引起氟斑牙病和氟骨症，影响人们的身体健康。
为了避免饮入高氟水，地下水除氟悠然受到大家的重视，除氟方法应用较多的为吸附过滤法、EDI、离子交换、反渗透等。
2 处理工艺简介
（1）吸附过滤法
① 工作原理
含氟水通过和吸附剂进行吸附交换使水中的氟离子得以去除。运行一段时间后，吸附剂饱和，需要通过再生使其恢复活性，重新投入使用。再生过程为：反洗、吸药、置换、正洗。再生剂为硫酸铝、明矾或者碱。
吸附剂主要有活性氧化铝、活性氧化镁、羟基磷灰石、氧化锆、F.F复合分子筛等。
②工艺特点
吸附过滤法处理工艺的优点：设备结构简单；占地面积小；操作方便；一次性投资小；在除氟的过程中同时具有去除重金属离子、色度、有机物等的功能。
吸附过滤法处理工艺的缺点：再生液直接排放，对环境造成污染；如地下水中氟含量高，再生周期过于频繁，再生液排放量大，对环境污染严重，增加设备的运行成本；原水氟含量有变化时，对吸附剂的去除效果有影响，设备运行不稳定。
（2）电去离子（EDI）法
① 工作原理
电去离子（EDI）是20世纪80年代在电渗析的基础上研究发展起来的除盐技术。是一种深度除盐，替代离子交换混合床制取高纯水的新型工藝。电去离子又叫填充床电渗析，将电渗析技术和离子交换技术有机的结合，既利用了电渗析可以连续除盐和离子交换可以深度除盐的优点，又克服了电渗析浓差极化的负面影响及离子交换树脂需要酸碱再生不能连续工作的缺陷。
电去离子（EDI）主要由交替排列的阴阳离子交换膜、浓水室和淡水室以及正、负电极等组成，在淡水室内填充有一定比例的阴阳离子交换树脂。
② 工艺特点
EDI处理工艺主要替代传统的离子交换混床制取高纯水，为了避免装置出现污堵，减少其运行寿命，其对进水水质有一定的要求，一般采用RO产水。可以将TDS为1-20mg/L的水源制成8-17兆欧的纯净水。
（3）反渗透法
① 工作原理
只能透过溶剂而不能透过溶质的膜称为半透膜。用只能让分子透过，而不让溶质透过的半透膜把纯水和咸水分开，则水分子将从纯水一侧通过膜进入咸水一侧，结果使咸水一侧的液面上升，直到某高度，处于平衡状态，这一现象称为渗透现象。
② 工艺特点
反渗透脱盐率在99%左右，不仅能够去除水中的无机盐类，而且还可以去除各种有机污染物质；与吸附过滤法相比，减少排放碱盐再生液对环境污染，但增加能耗；无需反复再生，操作简单，减少劳动力；反渗透透过水中游离CO2、HCO3-、CO32-的顺序为：CO2>HCO3-> CO32-，出水一般呈酸性（PH<6）。
结合上述各除氟工艺的特点，在环境污染越来越被人们注重的今天，反渗透预计成为主要的处理方法。
3 工程实例
（1） 工程概况
某工程为农村饮用水改造工程，水源取自当地浅层地下水，水质良好，只有氟4.5mg/l指标超出《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006标准。本工程考虑农村的实际情况，分两种水质供水：一是地下水直接供给村民使用，用水村民洗衣、浇菜等用水。二是地下水处理后用于村民做饭饮用，为避免水源浪费，处理后的无管道供给用户，而是由村民直接到指定地点接水。
本村共有村民1200人，水处理设备处理水量为1 m3/h。
（2）处理工艺介绍
（3）主要设备简介
整个工艺中水泵可以根据水箱液位启动，实现自动化，不需人工操作。
① 石英砂过滤器
石英砂过滤是去除水中悬浮物有效手段，通过滤料的截留、沉降和吸附作用，达到净水的目的。石英砂过滤器利用石英砂作为过滤介质。该滤料具有强度高，寿命长，处理水量大，出水水质稳定可靠的显著优点。
② 活性炭过滤器
活性炭过滤是去除水的臭味、有机物、微污染物质等的有效措施。活性炭过滤不仅可以吸附分子量比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等，而且对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。经活性炭过滤后，水中总有机碳TOC、总有机卤化物TOX、总三卤甲烷TTHM等指标有明显的降低。
③ 保安过滤器 精密过滤器主要作用是截留水中的小颗粒物质，如活性炭颗粒，以防止进入到高压泵和反渗透膜中，磨损高压泵以及反渗透膜。
本系统精密过滤器采用熔喷聚丙烯滤芯，深层过滤，具有纳污量大、寿命长、易更换的优点。当过滤器进出口压差大于设定值（通常为0.07-0.1MPa）时应当更换。
④ 反渗透膜组
反渗透膜是整个脱盐系统的执行机构，其作用是脱除水中的可溶性盐份、胶体、有机物及微生物。
反渗透膜是用足够的压力使溶液中的溶剂（一般是水）通过反渗透膜（或称半透膜）而分离出来，因为这个过程和自然渗透的方向相反，因此称为反渗透。反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。由于我公司选用的反渗透膜不仅具有上述优点外，而且工作压力低，因此工作时能耗低，能够降低相关的水泵、管路及压力容器承压能力，有效减少了设备的投资及运行成本。
⑤ 臭氧消毒
为防止通过饮用水传播疾病，消毒是必不可少的，它是直饮水安全、卫生的最后保障。本工藝选择具有高效性、高洁性、经济方便等特点的臭氧消毒设备。
臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒是由于氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
⑥ 化学清洗系统
用于清洗反渗透膜组，当反渗透运行一段时间后，会产生产水量下降、工作压力升高、产水电导率升高等现象，这时候需要根据反渗透膜元件受到污染的情况有针对性的进行例行清洗维护。反渗透清洗装置一般由清洗箱、清洗泵以及清洗用精密过滤器组成，清洗过程为循环清洗。
（4）出水水质
处理后设备出水中氟含量为0.2-0.4mg/L，水质良好，满足生活水饮用要求。
4 结论
随着膜技术日趋成熟和人们对环境污染越来越重视，反渗透膜将成为今后地下水除氟及除盐首先技术。它满足除氟的要求，而且大大减少因再生而产生的酸碱溶液。
参考文献
[1] 苏庆珍、王丽萍 饮用水除氟技术及其机理 电力环境保护.
[2] 李凯崇、邓述波、徐东耀 地下水除氟技术的研究进展.
[3] 张玉先主编 《给水工程》 中国建筑工业出版社.