高氟水治理方法綜述

【摘 要】在我國很多地方都有地方性氟中毒不同程度的流行，很多農(nóng)村及偏遠地方的人飽受高氟水的危害。本文從高氟水的產(chǎn)生，分類開始，闡述了尋找新水源的降氟方法，具體有沸石除氟的優(yōu)點和活性氧化鎂，活性氧化鋁除氟的優(yōu)缺點分析，從使用數(shù)量，處理成本，處理效果等各方面進行了分析對比。

【關(guān)鍵詞】地方性氟中毒;沸石;活性氧化鎂;對比

地方性氟中毒是因為人們生活在高氟環(huán)境中，長期過量攝入氟引起機體慢性中毒的改變。在水體中，當氟含量大于1.0mg/L時，稱為氟超標，也稱高氟水。溶解性固體含量>1500mg/L時，稱為苦咸水。高氟地下水指氟含量超過飲用水標準并使人產(chǎn)生氟中毒現(xiàn)象的地下水體。

1.高氟水的成因及分類

1.1高氟地下水的三種類型

一是高氟淺層水。吉林省地方性氟中毒是因淺井水中氟化物含量過高所致。1964年，發(fā)現(xiàn)地方性氟中毒流行后，采用打深井，該飲深層地下水的方法來防治地方性氟中毒，結(jié)果已有100多個病區(qū)達到了控制或基本控制標準，氟骨癥和氟斑牙的病情呈逐年下降的趨勢，開始脫貧致富。

二是高氟深層水，如溫宿縣黑孜鄉(xiāng)200米勘探井分層取水[1]，在109-140段水氟粒子質(zhì)量濃度為1.88mg/L，而185-199m段，水氟粒子質(zhì)量濃度達2.6mg/L。在相距十幾千米的農(nóng)-師六團，井深190m，水氟粒子質(zhì)量濃度達4.5mg/L，甚至超過上層潛水水氟粒子濃度，愈往深處水氟粒子濃度反而有增高的趨勢。

三是高氟溫泉水，江西省已知有溫泉90多處，已測定含氟量的溫泉53處，超標者50 處，占已測氟溫泉總數(shù)的94.3%，其中寧都縣肖田鄉(xiāng)美佳山溫泉含氟19.0mg/L，安遠縣鎮(zhèn)江鄉(xiāng)龍崗溫泉為19.2mg/L。廣東省豐順縣是多溫泉的縣份之一， 素有“ 九湯十八寨” 之稱。其溫泉有16片， 分布在3個鄉(xiāng)7個鎮(zhèn)內(nèi)。共測定其13處溫泉的含氟量， 其數(shù)值都相當高， 介于9.4-17.7mg/L之間[2]。

1.2高氟水的富集類型

氟在地下水中的富集是長期地質(zhì)作用和地球化學(xué)演化的結(jié)果。在我國的高氟水主要分布區(qū)，由于其地理環(huán)境的差異從而形成了不同的富集模式類型[3]。

1.2.1蒸發(fā)濃縮型

為淺層高氟水主要成因類型。氟在地下水中的富集一般具有分帶性規(guī)律，從山前到細土平原或濱海平原，地下水含氟量逐漸增高。其主要機理為上游富含氟粒子的地下水，在徑流途中到地勢平坦或低洼地帶，由于地下水徑流滯緩、水動力條件差、水位埋藏淺、蒸發(fā)作用強烈，負離子等化學(xué)元素在特定表生地球化學(xué)環(huán)境下在淺層地下水中濃縮富集。

1.2.2溶濾富集型

主要分布于內(nèi)蒙古高原，黃土高原和一些山地丘陵區(qū)，如內(nèi)蒙古北部高原、陰山山地、鄂爾多斯高原黃土地區(qū)。該類型多存在于淺-中層承壓含水層。主要的富氟機制為這些地區(qū)巖石主要由富氟礦物組成，包括黑云母、磷石灰、角閃石等經(jīng)過地下水的長期溶蝕以及地表水的溶濾作用下，巖石中的氟不斷遷移進入地下水，從而使得地下水中含氟量升高。

1.2.3海侵富集型

主要存在于濱海平原一帶，如：河北滄州、天津、唐山等沿海城市地區(qū)，而局部內(nèi)陸盆地中也有發(fā)現(xiàn)。其主要的富氟機制為該地區(qū)主要含水層在沉積過程中曾經(jīng)多次受到海侵影響，其淺海相沉積地層中富含的淤泥質(zhì)等粘土礦物會吸附海水中氟粒子，富鈉的地下水環(huán)境也使得海腿時氟粒子大量富存下來，從而導(dǎo)致地下水中氟粒子的富集。

2.降氟方法

地方性氟中毒主要影響人體的硬組織，包括牙齒、骨骼，對其他一些軟組織也有損傷，當然臨床表現(xiàn)最明顯的還是氟斑牙和氟骨癥。氟對于牙齒的損傷不僅僅是影響美觀，而且會影響到咀嚼和消化功能。氟骨癥一般多發(fā)于成年人，兒童也有發(fā)生氟骨癥的。氟骨癥最早的改變從臨床檢查上來看包括骨骼彎曲比如胳膊伸不開等，影響生活和勞動。地方性氟中毒危害是很大的，不僅給患者帶來痛苦，而且影響到了當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展， 氟進入體內(nèi)后使得鈣過量地在血管上沉積，造成血管鈣化，引起動脈硬化。因此，地方性氟病的防治必須從改善飲用水水質(zhì)才是行之有效的防病途徑。

2.1降氟方法

針對我國高氟水形成的特點，防氟主要采取以下方法。

2.1.1沸石除氟

沸石是一種架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物， 在我國廣泛分布， 主要含有Na、Ca以及少數(shù)Sr、Ba、K、Mg等金屬離子。沸石具有獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)， 具有良好的吸附性能和離子交換性能， 對氟離子有很好的吸附效果。沸石具有優(yōu)良的吸附性、選擇吸附性、交換性。天然沸石可用于除去飲水中含有的氟、砷等多種有害元素，已有多種文獻報道[4]。沸石采用2%的NaOH以1:1體積浸泡，沖洗干凈后用1%的硫酸鉀溶液1:1體積比浸泡活化；沸石的再生采用1%體積比浸泡[4]。除氟時不需調(diào)整pH值，處理費用低廉。在4-9范圍內(nèi)，pH值對沸石除氟效果影響不大，所以不需要調(diào)整pH值。而在我國應(yīng)用較為廣泛的活性氧化鋁除氟時，pH值對效果影響較大。

使用天然沸石成本低廉，技術(shù)容易掌握，適于一家一戶除氟，也可以集中除氟。

2.1.2活性氧化鎂、氧化鋁處理高氟水

活性氧化鎂能作為除氟劑是因為其活化后具有較大的比表面積和較大的空隙，對氟有選擇吸收能力。處理1t氟化物含量為1.6mg/L的的高氟水，要將氟化物的濃度降至1.0mg/L以下，所消耗的試劑量活性氧化鋁為20kg/t，活性氧化鎂為1.5kg/t?；钚匝趸V吸附容量通常情況下約14mg/g。吸附后活性氧化鎂能夠再生循環(huán)利用，測得再生活性氧化鎂吸附容量基本保持不變。不管是用氧化鎂還是用氧化鋁作吸附劑，都會不可避免的混入鎂離子和鋁粒子。但是鎂離子是人體所需元素，少量對人體是有益的；而長期飲用含鋁粒子高的水會使人們患老年癡呆癥，并且活性氧化鋁除氟時，藥劑的添加量偏大?；钚匝趸V的再生過程較簡單，只需要高溫灼燒，再生活化后的活性氧化鎂的吸氟容量不受循環(huán)次數(shù)的影響，而活性氧化鋁的再生過程復(fù)雜，而且一次性投資大，再生后其除氟效果下降等缺點?；钚匝趸X除氟的處理過程包括預(yù)處理、攪拌、靜置、過濾，整個處理過程約90min。

2.2各種方法對比

沸石礦物在我國分布廣泛，廉價易得，沸石加工成的濾料在我國也有很多濾料生產(chǎn)廠家出售，濾料價格便宜，為500元/噸，而骨炭為3000-4000元/t，活性氧化鋁為6000-8000元/t[6]?；罨驮偕椒ê唵?，易于實現(xiàn)自動控制。沸石有越用越好的趨勢，一次投資長久受益。通過反復(fù)試驗，沸石的吸附容量隨著再生次數(shù)的增多而增加。這是其他除氟劑，如活性氧化鋁和骨炭所不能比的。因此從長期使用來看，采用沸石做除氟劑，不需要經(jīng)常更換除氟劑，這樣使用起來就比較方便。不需要調(diào)整pH值。而在我國應(yīng)用較為廣泛的活性氧化鋁除氟時，pH值對效果影響較大。

據(jù)對市場的調(diào)查，氧化鋁和氧化鎂的價格相差無幾。故從單位質(zhì)量的試劑所能達到的除氟效果來考慮，活性氧化鎂法要優(yōu)于活性氧化鋁法。活性氧化鎂的整個處理過程約160分鐘。由此可見活性氧化鎂的處理周期稍長于活性氧化鋁。活性氧化鎂除氟時，噸水的出水量為0.92t，活性氧化鋁的出水量為0.76t。所以綜合來說，活性氧化鎂具有較好的除氟效果。

3.小結(jié)

我國含氟地下水分部廣泛，尤其在西北干旱地區(qū)，約有7000萬人飲用含氟量超標的水，導(dǎo)致不同程度的氟中毒。工業(yè)上，含氟礦石開采、金屬冶煉、鋁加工、焦炭、玻璃、電子、電鍍、化肥、農(nóng)藥等行業(yè)排放的廢水中常含有高濃度的氟化物，造成環(huán)境污染。高氟水對人體健康危害極大，而且嚴重影響了經(jīng)濟發(fā)展。沸石降氟效果明顯，適用范圍廣，但也需要再生及設(shè)備投資，且具有同時去除其他有益離子的缺點。但地區(qū)不同，高氟水飲用水的各個水之參數(shù)也不同，所以應(yīng)該綜合考慮各方面因素選取適當?shù)某椒ā?[科]

【參考文獻】

［１］新疆地礦局第三水文工程地質(zhì)大隊.新疆溫宿縣黑孜鄉(xiāng)古勒阿提瓦提鄉(xiāng)防病改水水文地質(zhì)勘察報告[R].喀什:新疆地礦局第三水文工程地質(zhì)大隊，1994.

［２］李日邦.中國的溫泉及溫泉型氟中毒的地理分布.中國地方病學(xué)雜志，1995.

［３］安永會，張福存，孫建平等.我國飲水型地方病地質(zhì)環(huán)境特征與防治對策.中國地方病學(xué)雜志，2006，25（2）:220-221.

［４］劉文質(zhì)，張宇杰/飲用水沸石除氟.水處理技術(shù)，1995.

［５］王云波，譚萬春.沸石用于農(nóng)村高氟水處理研究.中國農(nóng)村水利水電，2008.

［６］晏宗高，謝英惠.改性沸石除氟性能及熱能學(xué)研究.工業(yè)水處理，2009.