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>> 除氟濾罐

>除氟方法

  長期攝入氟化物含量過高的飲水,將引起以牙齒和骨骼為主的慢性疾病,前者稱為氟斑牙,后者稱為氟骨病,是嚴重危害人類健康的地方病。我國《生活飲用水衛生規范》規定,氟化物的含量不得超過1.0mg∕L。當原水氟化物含量超過標準時,就應設法進行處理。氟化物含量過高的原水往往成偏堿性,PH值常大于7.5。 
  除氟的方法大致可分為以下幾種: 
  (1)吸附過濾法:含氟水通過濾層,氟離子被吸附在吸附劑組成的濾層上。當吸附劑的吸附能力降至一定極限值,出水含氟量達不到規定時,用再生劑再生,恢復吸附劑的除氟能力,以此循環達到除氟目的。主要的吸附劑有:活性氧化鋁、骨炭、活性炭和磷酸三鈣等。 
  (2)膜法:利用半透膜分離水中氟化物,包括電滲析及反滲透兩種方法。膜法處理的特點是在除氟的同時,也去除水中的其它離子,尤其適合于含氟苦咸水的淡化。 
  (3)絮凝沉淀法:在含氟水中投加絮凝劑,使之生成絮體而吸附氟離子,經沉淀和過濾將其去除。主要的絮凝劑為鋁鹽,包括硫酸鋁、氯化鋁和堿式氯化鋁等。電凝聚法除氟原理與絮凝沉淀法類似,在電解槽中通過鋁離子的溶解生成絮體以吸附去除氟離子。 
  (4)離子交換法:利用離子交換樹脂的交換能力,將水中的氟離子去除。普通陰離子交換樹脂對氟離子的選擇性過低,整合有鋁離子的胺基磷酸樹脂對氟離子有極好的吸附效果。 
  選擇除氟方法應根據水質、規模、設備和材料來源經過技術、經濟比較后確定。目前常用的方法有活性氧化鋁法、電滲析法和絮凝沉淀法。 
  三種方法的特點和比較:

方法處理水量原水含鹽量出水含鹽量PH值水利用率
活性氧化鋁法無要求不變6.0~7.0
電滲析法500~10000mg/L>200 mg/L無要求
絮凝沉淀法含量低增高6.5~7.5

  當處理水量較大時,宜選用活性氧化鋁法。
  當除氟的同時要求去除水中氯離子和硫酸根離子時,宜選用電滲析法。
  絮凝沉淀法適合于含氟量偏低的除氟處理,這是由于除氟所需的絮凝劑投加量遠大于除濁要求的投加量,容易造成氯離子或硫酸根離子超過《生活飲用水衛生規范》規定。

>活性氧化鋁法

  活性氧化鋁是一種用途很廣的吸附劑。除氟應用的活性氧化鋁屬于低濕態,由氧化鋁的水化物在約 400℃下焙燒產生,其特征是具有很大的表面積。表2列舉一些除氟用氧化鋁產品的規格型號和主要技術指標。常用規格:?1~3mm ?3~5mm ?5~8mm。

分析項目測試數據分析項目測試數據
氧化鋁含量(AL2O3)%92比表面積m2/g&ge;300
氧化鈉含量(Na2O)%&le;1.0強度&ge;80
靜態吸附容量(RH=60)%&ge;16.8容重g/cm30.7-0.8
吸水率%&ge;50磨損率%&le;0.6
孔容積ml/g&ge;0.38外觀白色、無毒、無臭


  影響活性氧化鋁吸附能力的主要因素:
  1、顆粒粒徑:活性氧化鋁的顆粒粒徑對其吸附氟離子能力有明顯影響,粒徑越小,吸附容量越高,但粒徑越小,顆粒的強度越低,將會影響其用壽命。
  2、原水的PH值:對活性氧化鋁吸附除氟能力有明顯影響。當PH值大于5時,PH越低,活性氧化鋁的吸附容量越高。
  3、原水的初始氟濃度:也是影響活性氧化鋁吸附容量的因素之一。初始氟濃度越高,吸附容量越大。
  4、原水的堿度:原水中碳酸根濃度是影響活性氧化鋁吸附容量的一個重要因素。重碳酸根濃度越高,活性氧化鋁的吸附容量將降低。
  5、氯離子和硫酸根離子:對于一般水源氯離子和硫酸根離子濃度對活性氧化鋁的除氟能力沒有影響。活性氧化鋁對氯離子和硫酸根離子沒有明顯的去處能力。
  6、砷的影響:活性氧化鋁對水中的砷有吸附作用,對As5+的吸附能力遠大于As3+。砷在活性氧化鋁上的積聚將造成對氟離子吸附容量的下降,且使再生的洗脫砷離子比較困難。

>吸附濾池

  1、濾料:吸附濾池的濾料是作為吸附劑的活性氧化鋁。其粒徑不大于2.5mm,一般采用0.1~1.5mm。濾料應有足夠的機械強度,耐壓強度大于10N/個,使用中不易磨損和破碎。
  2、原水PH值的調整:活性氧化鋁每個吸附周期的吸附容量隨原水PH值的不同而不同,可相差數倍。天然含氟量高的水,往往PH值較高,從而降低了吸附容量。為此,可以采取人為措施,在進入濾池前降低原水PH值。降低的值應通過技術經濟比較確定,一般宜調整到6.0~7.0之間。 PH值調整可采用投加硫酸、鹽酸、醋酸等溶液或投加二氧化碳氣體。投加量可根據原水堿度和PH值計算或通過試驗來確定。
  3、濾速:
   ①當原水不調整PH值時,濾速只能達到2~3m/h,間斷運行4~6h。
   ②當原水降低PH值至少小于7.0時,可采用連續運行方式,濾速為6~10m/h。
  4、流向:原水通過濾層的流向可采用自下而上或自上而下方式。當采用硫酸溶液調整PH值時,宜采用自上而下方式;當采用二氧化碳氣體調整PH值時,為防止氣體揮發,增加溶解量,宜采用自下而上的方式。
  5、周期工作吸附容量:濾料工作吸附容量受許多因素影響,主要因素有原水含氟量、PH值,濾池濾速、濾層厚度中點出水含氟量及濾料自身的性能等。
   ①當采用硫酸調整PH值至6.0~6.5時,吸附容量一般為4~5g(F)/kg(AL2O3) 
   ②當采用二氧化碳調整PH值到6.5~7.0時,吸附容量一般可為3~4g(F)/kg(AL2O3
   ③當原水不調整PH值時,吸附容量一般可為0.8~1.2g(F)/kg(AL2O3)
  6、終點出水含氟量:當采用多個吸附濾池時,其中任一個單個濾池的終點出水含氟量可考慮稍高于1mg∕L,這是由于在生后活性氧化鋁池的出水。在較長時間內小于1mg/L,為延長除氟周期,增加每個周期處理水量,降低制水成本,故單個濾池出水含氟量可稍高于1mg/L。設計時應根據混合調解能力確定終點含氟量值,保證混合后出水含氟量不大于1mg/L。
  7、濾層厚度:濾池濾層厚度可按下列規定選用;
   ①當原水含氟量小于4mg/L時,濾層厚度宜大于1.5m。
   ②當原水含氟量在4~10mg/L時,濾層厚度宜大于1.8m也可采用二個濾池串聯運行。
   ③當采用硫酸調整PH值至6.0~6.5,處理規模小于5m&sup3;/h、濾速小于6m/h時,濾層厚度可降低到0.8~1.2m。
  8、濾池高度:濾池高度包括濾層厚度、承托層厚度、濾料反沖洗膨脹高度和保護高度。當采用濾頭布水方式時,應在吸附層下鋪一層厚度為50~150mm、粒徑為2~4mm的石英砂作為承托層。濾層表面至池頂高度采用1.5~2.0m,該高度包括了濾料反沖洗膨脹高度和保護高度。   
  9、濾池構造: 
   ①濾池可采用敞開式和壓力式。敞開式適用于處理規模較大的場合,管理方便,但需設置調解構筑物和二次提升。
   ②濾池結構材料應滿足下列條件:
    I、符合生活飲用水水質的衛生條件。 
    Ⅱ、適應環境溫度。
    Ⅲ、適應PH值2~13。
    Ⅳ、易于維修和配件的更換。
  10、管徑:反沖洗進入水管必須按首次反沖洗強度來選擇管徑。敞開式濾池反沖洗出水管可不安裝閥門。
  11、PH調整劑投加方式:濃度應稀釋至0.5%~1%后投加。酸液應加入到原水進水管的中心。二氧化碳氣體的投加應通過微孔擴散器來完成。
  12、附屬設施:濾池應配置以下附屬設施;
   ①進、出水取樣管。
   ②進水流量指示儀表。
   ③觀察濾層的視窗,常設置2個:一個位置在濾層表面,觀察濾層高度的變化;另一個設于濾料反沖洗膨脹高度,用以觀察濾層是否膨脹到位。

>再生

  再生劑出水含氟量達到終點含氟量值時,濾池停止工作,濾料應進行再生處理。
  1、再生劑:再生劑宜采用氫氧化鈉溶液,也可采用硫酸鋁溶液。從水質考慮,氫氧化鈉溶液較為適宜,因為無論是硫酸根離子還是氯離子都會對水質有影響。
  氫氧化鈉再生劑的溶液濃度采用0.75%~1%。氫氧化鈉消耗量可按每去除1g氟化物需8~10g固體氫氧化鈉計算,再生液用量為濾料體積的3~6倍。
  硫酸鋁再生劑的溶液濃度采用2%~3%。硫酸鋁的消耗量可按每去除1g氟化物需60~80g固體硫酸鋁(Al2(SO4)3·18H2O)計算。
  2、再生操作方法:當采用氫氧化鈉再生時,再生過程可分為首次沖洗、再生、二次沖洗(或淋洗)及中和四個階段。當采用硫酸鋁再生時,上述中和階段可省略。
  ①首次沖洗濾層膨脹率可采用30%~50%,反沖洗時間可采用10~15min,沖洗強度視濾料粒徑大小,一般可采用12~16L/(m2.s)。首次沖洗十分重要,其主要作用是去除吸附期間在濾料間截留的懸浮物和松動濾層,防止濾料板結。濾料板結是活性氧化鋁法使用中存在的主要問題,它將嚴重降低除氟能力,縮短使用壽命。因此,要確保首次反沖洗達到要求強度,反沖洗進出水管管徑按此進行選擇。
  ②再生溶液自上而下通過濾層,當再生劑采用氫氧化鈉溶液時,再生時間采用2~3h,再生液流速為3~10m/h。當再生劑采用硫酸鋁溶液時,再生時間可采用2~3h,流速可為1~2.5m/h。再生后濾池的再生溶液必須排空。為節省再生劑,再生初期允許使用前次再生使用過的再生劑,后期使用新配置的再生劑。濾料的再生也可采用浸泡的方式或再生劑循環的方式。
  ③二次反沖洗強度可采用3~5 L/(m2.s),流向自下而上通過濾層,反沖洗時間為1~3h。也可采用淋洗的方法,淋洗采用原水以1∕2正常過濾流量,從上部淋下,淋洗時間0.5h。采用硫酸鋁作再生劑,二次反沖洗或或淋洗終點出水PH值應大于6.5,含氟量應小于1mg/L。
  ④中和可采用1%硫酸溶液調解進水PH值降至3左右,進水流速與正常除氟過程相同,中和時間為1~2h,直至出水PH值降至8~9為止。
  ⑤首次反沖洗、二次反沖洗、淋洗以及配制再生溶液均可利用原水。 再生池有效容積按單個最大吸附濾池一次再生所需再生溶液的用量來計算,一般情況下再生溶液的用量為濾料體積的3~6倍,再生溶液循環使用取低值,一次性使用取高值。再生池須設置再生泵,再生泵應有良好的防腐性能,流量按單個濾池要求設計。 酸稀釋池有效容積可按每回調解進水PH值所需酸用量進行計算。硫酸的稀釋倍數按使用濃度0.5%~1%計算。酸稀釋池設酸投加泵,投加泵應有良好的防腐,流量為調整原水PH值的酸溶液投加量。
  二氧化碳發生器:
  1、采用以白云石等為原料的電熱式二氧化碳發生器。二氧化碳投加量根據原水堿度和PH值進行計算或實際測定。發生器至少有2臺。在有二氧化碳氣源的地方,也可外購氣體,用鋼瓶作為輸送、儲存的手段。
  2、投加二氧化碳調節PH值,具有安全,水質口感好等優點。

>項目應用

  ?1000mm除氟濾罐,單臺流量5m3/h,采用以活性氧化鋁濾料進行吸附過濾的除氟工藝。濾層厚度1500mm,除氟濾罐要求進水懸浮物小于5mg/l,PH6.5~7.0,進水含氟10mg/l,出水含氟小于1mg/l,符合《生活飲用水衛生標準》GB5749-2006要求。水流方向:上進下出;反沖洗:下進上出。PH調節:鹽酸,再生溶液:硫酸鋁溶液。

>訂貨須知

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