除氟设备原理

一、工作原理： 我国饮用水除氟方法中，应用最多的是吸附过滤法，作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝。

活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积，是除氟比较经济有效的方法。

活性氧 化铝是两性物质，等电点约在 9.5 ，当水的 pH 值小于 9.5 时可吸附阴离子，大于 9.5 时可去除阳离子。

因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。

1. 活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下：(AI 2Q ) n?2H0 + SO 42- T (AI 2Q ) n?HSO + 2OH -2. 除氟时的反应为：- 2-(Al 2C 3) n?HSQ + 2F — ( Al 2^) n?2HF + SO 。

3. 活性氧化铝失去除氟能力后，可用 1%-2%尝试的硫酸铝溶液再生：2- -( Al 2O 3) n?2HF + SO 42- —( Al 2O 3) n?H 2SO 4 + 2F -每克活性氧化铝所能吸附氟的重量，一般为1.2〜4.5mg ，它取决于：原水的氟浓度、 pH 值、活性氧化铝的颗粒大小等。

二、应用范围： 我国地下水含氟地区的分布范围很广，因长期饮用含氟量高的水可引起慢性中毒，特别是对牙齿 和骨骼产生严重危害。

轻者患氟斑牙，表现为牙釉质损坏，牙齿过早脱落等，重者则骨关节疼痛，甚至骨 骼变形，出现弯腰驼背等，完全丧失劳动能力。

所以高氟水的危害是严重的。

我国饮用水标准中规定氟的含量不得超过1mg/L 。

三、 性能特点 设备造价低廉，运行费用低，管理简便； 滤料经过再生，可多次使用滤料寿命长； 除氟效果好，占地面积小。

四、 产品结构：本装置由除氟罐、滤料、再生装置、管路阀门等组成，根据不同的氟含量和处理水量，可选择不同 大小的设备。

五、除氟器的选用方法：除氟器的大小依据水量而定，根据用途不同可选用钢制或玻璃钢。

除氟装置有固定床和流动床。

固定床的水流一般为升流式， 滤层厚度1.1〜1.5m ,滤速为3〜6m/h 。

移动床滤层厚度为1.8〜2.4m ，滤速10〜1、 2、 3、12m/h。

六、操作方法：活性氧化铝在pH = 5〜8范围内时，除氟效果较好，而在pH值为5.5时，吸附量最大。

为减少酸的消耗和降低成本，我国多将pH控制在6.5〜7.0之间，除氟装置的接触时间应在15min以上。

活性氧化铝失效后，出水含氟量超过标准时，运行周期即千结束须进行再生。

再生时，活性氧化铝柱首先反冲洗10〜15min，膨胀率为30〜50%以去除滤层中的悬浮物。

再生液浓度和用量应通过试验，一般采用Al 2 ( SO) 2再生时为1〜2%采用NaOH时为1.0%。

再生后用除氟水反冲洗8~ 10min，再生时间约1.0 ~ 1.5h。

采用NaOH溶液时，再生后的滤层呈碱性，须再转变为酸性，以便去除F-离子和其它阴离子。

新型除氟设备的原理与工艺流程含氟水经过比表面积较大的活性氧化铝吸附过滤层。

在PH值5〜6的条件下，水中氟离子被吸附生成难溶解的氟化物而被除去，其反应式如下：R2SO维2F-= R2F2+ SO42-吸附剂失效后，用硫酸铝溶液进行再生，以恢复其吸附能力。

当原水PH值大于7时，一般用二氧化碳气体进行调节。

除氟设备工艺特点：1、造价低、投资省；2、运行费用低，制水成本低； 3 、设备操作简便：实行自动化、半自动化操作不用调节pH值；4、设备安装和使用便利，该设备可以直接与深井中的变频泵连接，设备出水直接进入管网入户，无需原水池和出水池，无需二次加压；5、新型除氟设备的水利用率高，为98-99％以上；6、设备占地面积小。

我国许多地区，地下水含氟量都超过国家规定的生活饮用水卫生标准( 1.5mg/L )。

有些地区甚至高达20mg/L 。

长期饮用高氟水，轻者使牙齿产生斑釉，关节疼痛，重者会影响骨骼发育，致使丧失劳动力。

新型工艺采用活性氧化铝为介质的能有效解决上述问题，使人们不再受高氟的侵害。

1、原水浊度应低于5NTU 、含氟量应小于10MG/L 。

2、活性氧化铝应有足够的机械强度，宜采用0.4〜1.5MM。

3、当原水PH值小于7.0时，宜按连续运行设计，滤速可为6〜10M/H。

当原水PH大于7.0时，宜采用硫酸或二氧化碳将原水的PH值调低到6.5〜7.0,按连续运行设计；若不调原水的PH值应按间歇运行设计，滤速可为2〜3M/H，连续运行时间可为4〜6H、间断时间可为4〜6H。

4、滤层厚度应根据进水含氟量和PH 值、滤速、处理后的水质要求确定，当原水含氟量小于4MG/L 时，滤层厚度宜大于1.5M ;当原水含氟量在4〜10MG/L时，滤层厚度宜大于1.8M ;当采用硫酸调PH 值，规模较小、滤速较低时，滤层厚度可为0.8〜1.2M。

5、滤层表面到池顶的高度宜为 1.5〜2.0M。

6、采用滤头布水时，应在滤层下铺设为2〜4MM、厚度为50〜150MM的砂承托层。

7、滤池应设进水流量指示仪表，进、出水取样管和观察滤层的视镜。

8、滤池出水含氟量超过1.1MG/L 时，滤料应进行再生处理，再生液可采用氢氧化钠或硫酸铝溶液。

1）采用氢氧化钠溶液再生时，再生过程应包括首次反冲洗、再生、二次反冲洗（或淋洗）、中和四个阶段；采用硫酸铝溶液再生时，上述中和阶段可以省去。

2）首次反冲洗，冲洗强度应根据大小确定，可为12〜16L/ （S'M A2' ）;冲洗时间可为10〜15MIN ; 滤层膨胀率可为30%〜50%。

3）再生液宜自上而下通过滤层，采用氢氧化钠溶液再生时，再生液浓度可为0.75%〜1.00%，消耗量可按每去除1G氟化物需要8〜10G固体氢氧化钠计算，再生时间可为1H〜2H,再生液流速可为3〜10M/H ;采用硫酸铝溶液再生时，再生液浓度可为2%〜3%，消耗量可按每去除1G氟化物需要60〜80G固体硫酸铝计算，再生时间可为2〜3H，再生液流速可为1.0〜2.5M/H。

再生后滤池内的再生溶液应排空。

4）二次反冲洗冲洗强度可为3〜5 L/ （S'M A2' ），冲洗时间可为1〜3H;采用原水淋洗时，流量可为1/2正常过滤流量，淋洗时间可为0.5H。

采用硫酸铝再生时，二次反冲洗（或淋洗）终点出水PH值应大于6.5;采用氢氧化钠再生时，二次反冲洗（或淋洗）终点出水PH 值应接近进水PH 值。

5）采用氢氧化钠再生时，二次反冲洗（或淋洗）后应进行中和，中和可采用浓度为1%的硫酸溶液调节进水PH值至3左右，进水流速与正常除氟过程相同，中和时间可为1〜2H，直至PH值升至8〜9为止。

6）首次反冲洗、二次反冲洗（或淋洗）、中和的出水应妥善排放，不得进入清水池或饮用。

饮用水除氟设计规程Signs Tandard For Removal F L U Rids From Dringking Water主编单位：中国市政工程华北设计院批准部门：中国工程建设标准化协会批准日期：1993 年 2 月 3 日前言我国高氟水分布广泛，范围遍及全国各省、市和自治区。

氟中毒严重地损害着广大群众的身体健康，是我国一种主要地方病。

为了保障人民的身体健康，改善饮用水水质，我国已进行了大量的除氟试验，目前已掌握了活性氧化铝、电渗析、电凝聚、絮凝沉淀、骨炭等方法，并在一些典范工程中实施和形成系列处理方法。

为满足饮用水除氟工程设计和管理的要求，特编制《饮用水除氟设计规程》。

现批准《饮用水除氟设计规程》为中国工程建设标准化协会标准，编号为CEC s4 6：93。

在使用过程中如发现有需要修改、补充之处，请将意见或有关资料寄交中国工程建设标准化协会城市给水排水委员会(上海市国康路3号，邮政编码200092)。

中国工程建设标准化协会1993 年2 月1 日1 总则1.0.1 为指导我国饮用水除氟工程的设计，提高我国饮用水除氟设计技术水平、改善病区人民健康状况，特制定本标准。

1.0.2 饮用水氟化物含量应符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—85)的规定，当氟化物含量大于1.0mg/L 时应进行[ 除氟处理。

]1.0.3 本规程包括活性氧化铝法、电渗析法、电凝聚法、絮凝沉淀法的有关技术规定。

1.0.4 本规程适用于新建、扩建或改建的城镇、工业企业及农村的永久性饮用水除氟工程的设计。

1.0.5 需饮用水除氟的给水工程，其供水方式宜实行分质供水。

对扩建、改建工程应充分利用原有的设施。

1.0.6设计饮用水除氟工程时，除应符合本规程规定外，还应符合《室外给水设计规范》(GB J 13—86)及国家现行有关标准的规定。

1.0.7 除氟净化过程中产生的废水及泥渣排放应符合《污水综合排放标准》(GB 8978—86)和《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—84)的规定。

2 活性氧化铝法2.1 一般规定2.1.1 本规范适用于以活性氧化铝为滤料的除氟工艺。

2.1.2 除氟滤池的原水含氟量宜小于1 0mg/L ，悬浮物不宜超过5mg/L 。

2.1.3 当原水中含砷量超过[0.05mg/L] 时，应通过试验确定除氟的工艺参数。

2.2 滤料2.2.1 活性氧化铝的粒径不得大于 2.5 mm，一般宜为0.4〜1.5 mm o2.2.2 活性氧化铝应有足够的机械强度。

2.3 吸附2.3.1在原水接触滤料之前，宜降低pH值，其降低值应通过技术经济比较确定，一般宜调整到 6.0〜7.0之间。

2.3.2原水可采用投加硫酸、盐酸、醋酸等酸性溶液或投加二氧化碳气体降低pH值，投加量应根据原水碱度和pH值计算或通过试验来确定。

2.3.3 滤池的滤速可按下列两种方式采用：(1) 当滤池进水pH值大于7.0时，应采用间断运行方式，其设计滤速为2〜3m/h，连续运行时间4〜6h，间断4 ~ 6 x。

(2) 当进水pH值小于7.0时，可采用连续运行方式，其滤速为6〜10m/h o2.3.4原水通过滤料层的流向可采用自下而上或自上而下方式。

当采用硫酸溶液调节pH值时，宜采用自上而下方式。

[当采用二]氧化碳调节pH值时，宜采用自下而上方式。

2.3.5单个滤池除氟周期终点出水的含氟量可稍高于1mg/L，并应根据混合调节能力确定终点含氟量值，但混合后处理水含氟量应不大于 1.0mg/L 。

2.3.6滤料的周期吸附容量主要根据原水含氟量、pH值、滤速、滤层厚度、终点含氟量及滤料性能等因素来选定。

(1) 当采用硫酸溶液调节pH值为6.0〜6.5时，一般可为4〜5g(F)/kg(AI 2Q)。

(2) 当采用二氧化碳调节pH值为6.5〜7.0时，一般可为3〜4g(F)/kg(AI 2Q)。

2.3.7 单个滤池滤料厚度按下列规定采用：(1) 当原水含氟量小于4mg/L时，滤料厚度宜大于1.5 m;(2) 当原水含氟量在4〜10mg L时，滤料厚度宜大于1.8 m。