除氟工艺

6 吨小时除氟设备
2019 年8 月
一、设备主要技术参数描述
二、工艺流程及简介
三、设备报价
四、成本核算
五、除氟设备照片
一、设备主要技术参数描述等相关技术资料
（一）除氟设备
1.1 目的和依据
氟是人体生命必不可少的微量元素之一。

适量的氟能使骨、牙坚固，减少龋齿发病率。

饮用水适宜的氟质量浓度为0.5〜1 mg/L。

当饮用水中氟含量不足时，易患龋齿病；但若长期饮用氟质量浓度高于1 mg/L的水，则会引起氟斑牙病；长期饮用氟质量浓度为2〜6 mg/L 的水会引起氟骨病。

氟长期积累于人体时能深入骨骼生成CaF 2 ，造成骨质松脆，牙齿斑釉，韧带钙化，关节僵硬甚至瘫痪，严重者丧失劳动能力。

氟慢性中毒还可产生软组织损害，甚至肿瘤发生，并有致白血病的危险性。

据近年的资料报道，长期摄入过量的氟化物还有致癌、致畸变反应。

为了防止和减少氟病发生率，控制饮用水中的氟含量是十分必要的。

我国不少地区饮用水源的氟含量较高，目前，全国农村约有7000多万人饮用高氟水（氟
含量＞1mg/L），水中含氟量最高可达2〜12mg/L,导致不同程度的氟中毒。

如山西南部.山西北部. 东北克山地区，安徽北部、宁夏大部、河北部分地区、天津等。

有效降低饮水中的氟含量，其途径一是选用适宜水源，二是采取饮水除氟，使含量降到适于饮用的范围。

选取适宜水源往往受到自然条件限制，多数情况下采用饮水除氟方式获得洁净饮水。

饮水除氟是通过物理化学作用，将水中过量的氟除去。

1.2 编制依据《中华人民共和国生活饮用水卫生标准》GB5749-2006 《水处理设备制造技
术条件》JB2932-1999 ；《水处理设备性能试验总则》GB/T13922.1-1992 ；
（2）工程概况
1.3 工程说明
1.3.1 厂区情况
1.3.2 厂址地质及气象条件
厂址附近无大的断裂带通过，处于相对稳定地段，适宜建厂。

厂址区域地震基本烈度为切度，地震动峰值加速度为0.05g。

厂址地址为：砂质粘土，抗压强度 1.5kg/cm2以上，无地下水。

厂址地处暖温带季风区大陆性气候。

主要的气象特征值：
最冷月平均气温：-20 C
最热月平均气温：28.8 C
极端温度：最高35.5 °C,最低-30.0 °C
1.4 工艺方案选择
现在常用的饮用水除氟方法较多,主要有阴树脂离子交换法、活性炭吸附法、活性氧化铝吸附法、骨碳（羟基磷酸钙）吸附法、电渗析法、反渗透法等等。

①阴树脂离子交换法：阴树脂去除水中的阴离子能量很大, 但对氟离子去除率却非常低, 因为阴树脂的选择顺序是：硫酸根〉氯根〉碳酸氢根〉氟，氟排在后面，因此除氟效率非常低,而且价格昂贵,再生极其复杂,很难管理,已经极少使用。

②活性炭吸附法：活性炭具有特别大的比表面积，但其孔径也非常大，后面的氟离子进入孔穴后，前面进入的氟离子容易跑出来，因此对氟离子吸附量非常低，而且没有办法再生，吸附饱和后，只能废弃。

运行成本高。

③羟基磷酸钙（骨碳）吸附法：羟基磷酸钙对氟的吸附量很大，我国在七、八十年代有很多水厂采用。

其不足之处一是材料价格高；二是强度差，易破碎；三是运转复杂，管理难度非常高，尤其是再生时，再生液浓度控制不好，既造成材料破碎失效，而更换一吨材料要几万元；四是出水有腥臭味儿，口感很差，甚至有氨氮超标的可能性。

这些缺点使其应用受到限制，目前已基本不被采用。

④活性氧化铝吸附法：此方法在一段时间内尤其是在人们没有发现铝离子对人体健康有
巨大损害作用以前，我国和世界公认活性氧化铝是最有效的降氟方法。

我国目前仍有50%左右的降氟工艺采用活性氧化铝，它也是世界上用得最多的一种降氟剂。

但经过多年实践证明，该法存在下述六个问题，一是连续运行时间短，很容易出现假疲劳，运行4〜6小时即要间断
4〜6小时恢复疲劳；二是再生时间长，再生复杂，管理复杂。

如用硫酸铝再生，再生时间需
要48 小时；如用氢氧化钠再生，虽然时间缩短，但需使用盐酸中和，而铝是溶于酸的，稍不注意铝即被酸溶解而进入水中，因此管理要求非常高，工艺繁多，不易操作；三是滤料易出现板结现象，使布水与集水不均匀，严重影响使用寿命。

山东省有些地区前些年农村防氟改水采用了活性氧化铝，用一段时间后，滤料基本板结在处理罐内，不但完全失效，而且滤料和罐体形成一体无法分离，造成罐体报废。

四是出水水质差，仅能降氟而对水体中有时共存的色度、浊度、重金属离子等有害物质则不能去除。

五是惧怕水中共存磷酸盐，因为磷与铝结合非常牢固，无法洗脱，活性氧化铝的表面积一旦被磷酸盐占据，除氟功能即告完结。

我国华北地区地下水中普遍含有微量的磷酸盐，而磷酸盐的含量哪怕仅有0.01mg/L，也足以对活性氧化铝构成致命的威胁，这也是华北地区使用活性氧化铝除氟不能成功的主要原因；六是出水有铝离子超标的可能性，我国GB5749-2006《中华人民共和国生活饮用水卫生标准》规定铝离子标准为0.2mg/L,据《直饮水时代》杂志报道，2006年美国和法国科学家经过潜心研究和调查发现，长期饮用铝离子含量超过0.075mg/ L的水，就可以造成大脑老化，引起痴呆症、脑中风等，
比氟中毒的危害更大。

国外发达国家很早以前就对饮用水中铝离子含量有规定。

我国是近几年才对铝离子含量做出明确规定的。

因此，从发展方向看，铝系除氟材料的前景是可疑的。

⑤电渗析法。

此方法是用电极铝板对水中物质电离的一种除氟方法，除氟干净彻底，出水质
量很好，可自动化操作，管理比较容易。

缺点是投资高，运行成本太高，电渗析设备被称作电老
虎，在当前电费价格下，每吨水成本要 3 元以上，一般经济条件承担不起。

⑥反渗透法。

此法除氟干净彻底，出水质量好，其缺点和电渗析类似，运行成本高，平均产
水率低，每净化一吨水，要废弃一吨水，每天 3 万吨的水厂，要废弃2-3 万吨水。

因此，反
渗透在目前仅适合工业高纯水制备和瓶装水、桶装水，不适合农村饮水安全工程。

⑦羟基聚合铝混凝沉淀法。

此法是将原水混入羟基聚合铝，然后进入沉淀池沉淀澄清，加药
量极难控制，而且氟被除掉时，铝超标几十倍。

2006年山东某水厂使用此方法降氟，开始时氟根
本除不掉，后来加大药量，结果，氟被除掉的同时铝却超标十多倍。

目前，此方法已基本被淘汰。

以上降氟方法、材料都不尽如人意，因此，人们急需寻求一种价格便宜，使用方便，管理简
单，寿命长、多功能且出水不增加任何有害物质的材料，来满足降氟改水的需要。

山西碧海机械有
限公司生产的康华除氟净水滤料（简称BH-1）正好填补了这一空白。

康华除氟净水滤料BH-1 的优势
①BH-1具有稳定的除氟效果。

一般除氟材料经过再生后，能量既有所下降，随着再生次数的
增多，下降速度也加快，一两年内即失去除氟功能。

BH-1 再生后衰减时间长，可以使用3— 5
年。

② BH-1不会有活性氧化铝出水铝离子超标的可能性和羟基磷酸钙（骨碳）出水氨氮超标的可
能性。

③BH-1设备组装比较简便。

只需将足够大的碳钢罐体填满BH-1,水自下进入，自上流出即
得到净化，使用不存在复杂的设备安装。

④管理极其简便。

BH-1再生只需将再生溶液打入交换塔内浸泡即可，不存在活性氧化铝、羟
基磷酸钙等需要酸碱中和等复杂操作。

⑤ BH-1滤料再生时间短，2小时之内完成。

再生简单，再生后不需要清洗就可以投入到下一
个运行周期。

不需要使用备用罐。

节省费用。

⑥使用寿命长。

一般除氟材料使用寿命都在一年以内，BH-1可长达3年以上。

例如活性氧化铝、羟基磷酸钙等除氟材料除氟量都在700mg/Kg左右，而BH-1却可达到1000mg/Kg以上。

二、工艺流程简述：
1、原水经给水泵输送至水处理间，进入除氟过滤器1 过滤器去除水中的悬浮物，然后进
入除氟过滤器2，在进除氟过滤器3，然后再进除氟过滤器4，水流均从下至上通过滤料，降低水中的氟化物含量。

过滤速度：5〜8m/h。

滤层高度》1600mm
2、再生：7%硫酸铝溶液至下而上缓缓打入过滤器，浸泡或者循环 1 小时40 分钟，开始排放， 2 小时之内必须全部放掉。

不需清洗即可投入下一个生产周期。

3. 水处理系统工艺流程：
再生液配制槽-再生水泵
原水池—给水泵—除氟过滤器1—除氟过滤器2—除氟过滤器3—除氟过滤器
4-清水池
再生废液
4. 水源水质
本项目给水水源为深井水。

5. 净水方式
吸附和离子交换方式。

为了平衡BH-1 滤料结构中的电荷而进入BH-1 滤料晶体结构的碱金属或碱土金属离子，可以被其它的离子所置换。

作为BH-1 滤料主要成分之一的氧化铝，其水解与铝盐相似，铝盐水解和铝胶体带正电的性质，对吸附电负性极强的氟离子提供了理论依据。

BH-1 滤料经特定的高温改性及化学活化后，对氟离子有高选择交换性能。

吸氟后的BH-1 滤料可用解吸剂再生，反复使用。

5、工作原理
BH-1滤料在吸附铝离子后，在表面及孔隙中形成羟基络合离子团，水中的氟离子F—与BH-1滤料的OH-发生离子交换，达到除氟的目的，去除率>95%总反应式如下：nF—+F.FAInOH—=F.FAlnF —+nOH—
BH-1滤料结构：BH-1滤料是一种架状构造的含水铝硅酸盐矿物，主要含有Na Ca以及
少数Sr、Ba、K、Mg等金属。

BH-1滤料的化学组成，通常用以下式表示：
(Na, K ) x (Mg , Ca, Sr, Ba) y{AI(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n} • mH20
简写MxD—R。

其中：M代表1价阳离子Na K; D代表2价阳离子Mg , Ca, Sr, Ba； R 代表沸石骨架{Al(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n} • mH2O
BH-1 滤料的结构一般由三维硅(铝)氧格架组成,其基本单元是以硅为中心和周围4个氧离子排列而成的硅氧四面体[Si O4] 。

如果硅氧四面体中的硅被铝离子所置换,则形成铝氧四面体。

铝是+3 价的,这样铝氧四面体的4个顶角中的氧离子有1 个得不到中和,因而出现了负电苛。

为了中和其电性,相应就有金属阳离子加入。

硅氧四面体和铝氧四面体通过其角顶互相连接,便构成了各种形状的三维硅(铝)氧格架状结构,即BH-1 滤料结构。

由于硅(铝)氧四面体多样性的连接方式, 在BH-1 滤料结构中便形成了许多孔穴和孔道。

BH-1 滤料结构内部的孔穴和孔道通常都被水分子填充,能在特定温度下而脱除,脱除后留下的孔穴和孔道,变成了如海绵或泡沫状的结构,具有吸附性质。

6、布置方式
设备成两列布置,每列为独立系统。

(见设备平面布置图)
7、再生用化学药品
硫酸铝
化学成分：AL2(SO4)3
等级：HG 2227-2004 饮用水用
8、出水指标
降低氟去除率,达到饮用水含量
9、废水处理
再生废液量少可直接排放不会对周边环境造成污染。

10、自动化水平
根据装置特点、生产控制要求采用较为先进的仪表控制系统。

设计采用全自动控制、盘装表以及批量控制系统、对整个装置进行集中监视、控制及安全保护。

确保水质的安全可靠。

11、除氟过滤器
1）设备直径：DN2600mm 2
）滤料高度：H=2200mm 3）运行流速：50〜60m/h
4 ）工作压力：0.5MP 5）试验压力：0.75MPa 6 ）工作温度：0〜50C
7） 再生方式：无顶压逆流再生
8） 每台过滤器将设有上下两个吊盖人孔。

并配备有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母
9） 过滤器设置窥视孔1个。

其厚度足以承受过滤器的工作压力
10） 过滤器进水装置采用穹形多孔板，配水采用原沸石垫层。

11）过滤器系统阀门配电动蝶阀
12、再生液配制槽
箱体型式：立式 设计压力：常压 介质种类及浓度：7漏酸铝溶液 箱体顶部设有加料口 配带磁力翻板液位计，并具有高低报警功能 13、BH-1滤料使用的数量配备理由
每吨BH-1滤料一次饱和可以去除氟1公斤。

按照每升水去掉1毫克计算，每吨水要去掉 1克，即每吨BH-1滤料一次饱和可以净化1000吨水，每台5吨/小时的除氟设备使用0.3吨 BH-1滤料一次饱和可以净化300吨水，每天预计净化500吨水，滤料需要8天再生一次。

（7）消耗定额
饮用水消耗定额（以1吨饮用水计）
1）容积：V=20m
2）
3）使用条件：室内布置
4） 5）设计温度：常温
6） 7）材质：碳钢 8）
四、生活饮用水除氟说明及成本核算
除氟系统是我公司经过多年经验技术研究开发的新型设备. 除氟沸石采用顶级沸石，经过活化. 煅烧，改性固化，保有量和吸附量大. 吸附速度增强. 设备全自动控制无需人工操作. 滤料自动再生。

1. 净水方式：吸附、催化和离子交换方式。

2. 工作方式：上向流通水，上向流再生(如果水质浊度超标或有其它杂质，可顺流通水，反冲洗以后再逆流再生)。

3. 过滤速度：1:5 料水比，每小时时间可以降解10毫克氟。

4. 工作吸附总量：1000〜1500mg/kg。

5. 再生：一吨滤料再生，使用1 8公斤再生药剂，药剂融化在滤料体积的110% 的水中，缓缓打入设备内，浸泡或者循环100 分钟，开始排放。

2 小时之内全部放掉。

不需要清洗即可投入下一个生产周期。

6．比重：滤料的堆积比重为0.9-1.1
1) ．具有稳定的除氟效果。

再生后不但不会出现能量下降问题，而且还有越用越好的趋势。

2) ．而且水中铁锰、总硬度等超标问题可一并解决，出水水质优于所有除氟材料。

3) ．除氟设备全自动控制操作简单。

水自下进入，自上流出即得到净化，无需人工操作。

4) ．管理极其简便。

再生只需将再生溶液打入设备内浸泡即可。

5）．使用寿命,一般除氟材料使用寿命都在二年以内，我公司的除氟滤料可长达5 年之久。

终生除氟量可达到350mg/g 以上。

入罐前配一个再生加药箱附：综合运
营成本核算（6T/H 除氟设备运营计）
氟石6吨，9500元/ 吨，日运行20小时，使用寿命2年。

1、滤料费用：9500元X 6吨=57000元
2、滤料再生用药：
2元/公斤X 18公斤/吨x 6X 61次/年=13176元。

3、冲洗滤料用电：
0.5 元X 7.5KW X（20 分钟X 2 次/ 日/60 ）X 365 日=912 元4、电费：
0.5 X 7.5KW X 20 小时X 365 日=27375元
每年费用合计：57000/2 元+13176元+912元+27375元=41463元
每年处理水量：100吨X 365日=36500吨
每吨运营成本：41463元/36500 吨=1.1 元。

五、后附处理过水质检验报告及产品图片
除氟设备照片：
全国饮水型氟超标改水工作现场推进会在大同召开
12月20日至21日，水利部、国家卫生健康委联合在我省大同市召开全国饮水型氟超标改水工作现场推进会。

会议按照党中央、国务院关于地方病防治工作的统一要求，研究部署加快推进饮水型氟超标改水工作。

水利部副部长田学斌出席并讲话，副省长陈永奇出席并致辞。

田学斌指出，饮水型氟超标地方病防治工作事关农村居民健康福祉，党中央、国务院对此提出明确要求，水利部党组高度重视这一工作。

当前，各地除氟改水工作都取得了显著成效，积累了氟改水技术和实践经验，全面摸清了氟超标人口分布与底数，氟超标改水方案编制进展顺利。

但是，各地还要深刻认识氟改水工作的复杂性和艰巨性，抓紧制定氟超标问题的合理解决方案。

他强调，要合力推进解决饮水氟超标问题，地方政府要切实落实饮水型氟超标防治主体责任，水利部门要担负起饮水型氟超标改水牵头监管责任，强化氟改水工程管理管护，加大先进适用技术应用推广力度，加强农村饮水安全卫生宣传教育工作，确保在2020年底前基本完成饮水型氟超标改水任务。

陈永奇对与会代表的到来表示欢迎，向水利部、国家卫健委及其他兄弟省市长期以来对山西的关心支持表示感谢。

他指出，山西省委、省政府一直把解决好农村饮水安全问题作为最重要的民生实事，特别是近年来一直将氟改水工作作为农村饮水安全的重点任务来抓，通过精准建立改水档案，持续加大改水资金投入，坚持科学改水，因地制宜采取易地搬迁、更换水源、加装净化设备等方式解决氟超标问题，并探索建立管运长效机制，取得了积极成效。

他表示，山西将以这次会议为契机，学习借鉴兄弟省份的好经验、好做法，抓好氟改水各项工作，持续改善和保障农村饮水条件，为打赢脱贫攻坚战、实现乡村振兴、增进民生福祉作出新的更大贡献。

来自全国22个省份的水利部门负责人和国家部委相关负责人参会。

山西、河北、陕西、安徽、山东、江苏等6个省份作了典型发言。

与会代表还对阳高县东小村镇集中供水除氟改水工程和阳高县古城镇古城村饮水安全氟改水工程进行了现场观
摩。

阳高县2017年农村饮水安全巩固提升水质改善工程除氟设备采购02标和
阳高县2018年第二批农村饮水安全巩固提升工程01标均由我公司中标，2018 年12月20日在大同阳高县举行的全国饮水型氟超标改水工作现场推进会现在提供观摩的设备均由我公司提供，我公司自成立以来完成了多项农村安全饮水
除氟设备的项目，在除氟项目中我公司有成熟完善的团队及配套齐全的设备。

会场图片及产品图片
工作人员在给领导展示模拟型除氟设备。