反渗透除氟预处理技术的实验研究

摘要

地氟病是一种由于长期饮食当地的高氟水或食物而引起的慢性氟中毒，是一种严重危害人民健康的地方病。采取原水降氟是防止饮水型地氟病的有效解决途径，并且多数情况下采用此种方式获得洁净饮水。在现有的饮水除氟方法中，反渗透除氟法是一种高效、低成本、易操作、安全和优质的饮用水新型除氟技术，是替代传统除氟方法的最佳选择。反渗透装置对进水水质要求很高，它对整个系统的正常运行非常重要，需要通过预处理去除悬浮物、有机物、胶体物质、微生物、氧化物及某些有害物质(如铁、锰、钙等)。因此，原水的预处理是保证整个系统正常运转、保持饮用水除氟率的关键步骤，是目前抑制膜污染的主要方法。
　　 本文通过实验分析传统除氟方法的应用缺陷，以反渗透法除氟技术为落脚点，以优化反渗透预处理流程为目标，以预处理设备为研究核心，以现场实验的形式开展研究，促进反渗透法除氟技术在农村饮用水工程中的应用。通过研究，得到的主要结论如下：
　　 (1)渭北地区浅层地下水氟化物浓度较深层地下水高，20m左右浅井水氟化物达3.56mg/L，浅层土壤中氟含量会对作物氟含量产生影响，进而通过食物链增加人体氟含量的摄入。针对当地高氟水的解决方案，无论是当地水利部门还是当地群众，最关心的是投资问题，迫切寻求投资省、见效快、切实解决高氟问题的方案。
　　 (2)针对氟浓度为1.68mg/L的富平原水，将氟浓度降低到国家饮用水标准，需要消耗500多倍氟离子量的碱式氯化铝，两者比值太大。在混凝沉淀除氟效果实验中，氟去除率随着混凝剂投加量的增加而逐渐降低，水样中其他阴离子浓度在反应后不同程度的降低，影响着氟离子的除去效果。在碱式氯化铝除氟实验中，影响其去除效果作用由大到小的阴离子为OH-、SO42-、Cl-。
　　 (3)针对清河水源，预处理后的活性氧化铝吸氟性能要远远强于未处理的活性氧化铝吸氟性能，吸附容量差距显著。但在过水量为57BV时，即过水体积不到7L，氟浓度已超过了1.0mg/L，吸附容量比较有限。活性氧化铝也对水样中的硫酸根离子、OH-、总碱度、TDS有一定的影响，随着实验的运行，它们的含量都按一定规律变化，而对氯离子几乎没有影响。不同饮用水源水质成分含量不同，对活性氧化铝影响程度也不同，吸氟容量也就不同，限制了其在不同饮用水源地的实际应用。
　　 (4)预处理第一级采用1μmPP棉滤芯能很好的将SDI降低到较低值，采用颗粒计数器检测过滤水后颗粒数，大于2μm粒径颗粒的数目大部分在3个/ml以下。PP棉在过水40吨后仍能正常发挥其过滤效果，进水压力不变的条件下其过水流量波动范围不大，过水后压力有一定范围的降低，但变化较小。第二级采用压缩活性炭去除水中大部分有机物、游离性余氯，实验点饮用水源没有采用氯消毒，不存在溶于水中的余氯。颗粒活性炭的作用主要用来吸附溶于水的有机物。在反渗透膜除氟实验期间，能极好地发挥降氟性能，将3.7mg/L氟浓度的清河原水降低到0.1mg/L以下，净化产水量为3.7t。无回流产水和有回流产水都能在保证氟去除率的条件下良好运行。