安哥拉索約市高氟水的處理工藝設(shè)計(jì)

【摘要】長(zhǎng)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(yán)重危害人類健康的疾病。安哥拉索約市飲用水水源含氟量約11mg/L，高出《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）10倍，因此必須通過合理的凈水工藝進(jìn)行處理。

【關(guān)鍵詞】高氟水；硫酸鋁；活性氧化鋁；吸附過濾

1 工程概況

索約市地處安哥拉共和國的西北部、扎伊爾河入?？谀习叮鬣彺笪餮?，北隔扎伊爾河，與剛果共和國隔河相望。索約市屬于典型熱帶海洋性氣候，常年以南風(fēng)為主。年平均氣溫23℃～29℃，日氣溫變化幅度為10℃。每年的5～10月為旱季，其中6～7月最為干燥炎熱，11月至次年的4月為雨季，平均降雨量800mm。

某石油控股有限公司擬在索約市修建一座500萬噸/年原油煉化廠，為配套該煉化廠項(xiàng)目，業(yè)主擬修建一座60MW的自備發(fā)電廠和日供水能力為4萬m3/d的水廠，4萬m3/d供水量中2.5萬m3/d為工業(yè)用水，1.5萬m3/d為生活用水。

索約市北部的扎伊爾河為世界第二大河流，全長(zhǎng)約4700km，流域面積約370萬km2，具有水量大及年內(nèi)變化小的水情特征，河口年平均流量為4.1萬m3/s，最大流量達(dá)8萬m3/s。該工程水源取自扎伊爾河支流，2014年9月17日采集原水水樣送至當(dāng)?shù)鼗?yàn)室檢測(cè)，原水主要水質(zhì)數(shù)據(jù)與業(yè)主所要求的工業(yè)用水、生活用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見表1。

從表1能看出，原水氟含量很高，高出生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)約10倍，其余指標(biāo)已基本達(dá)到生產(chǎn)和生活用水要求。飲用高氟水很容易引起氟中毒，必須通過合理的凈水工藝進(jìn)行處理。

2 除氟常用方法

除氟的方法有吸附過濾法、膜法、絮凝沉淀法（包括原理類似的電凝聚法）和離子交換法。目前常用的方法有活性氧化鋁法、電滲析法和絮凝沉淀法。這三種方法的特點(diǎn)和比較，參見表2。

3 工藝設(shè)計(jì)

該工程原水取樣時(shí)間2014年9月，為當(dāng)?shù)氐暮导荆瑵岫龋?.395NTU）較低，但在雨季時(shí)濁度較高，因此常規(guī)凈水處理工藝應(yīng)保留，并在此基礎(chǔ)上，著重考慮除氟工藝。因生活用水要求氟化物含量≤1mg/L，所需的工業(yè)用水對(duì)含氟量并無要求，因此考慮分質(zhì)供水，僅對(duì)砂濾后的部分水進(jìn)行除氟處理，而且該工程凈水廠的位置位于生產(chǎn)區(qū)南側(cè)，生活區(qū)的北側(cè)，外部供水管網(wǎng)也適合分質(zhì)供水。

工藝流程前段的常規(guī)凈水構(gòu)筑物采用管道靜態(tài)混合器+網(wǎng)格絮凝池+平流沉淀池+V型濾池，文中不再介紹常規(guī)凈水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，著重介紹除氟構(gòu)筑物。

該工程采用兩級(jí)串聯(lián)除氟工藝，即絮凝沉淀法+吸附過濾法。

3.1絮凝劑

原水中硫酸根離子濃度較低，該工程絮凝劑采用固體硫酸鋁（明礬），最大加注量20mg/L，混凝劑經(jīng)溶解池進(jìn)入溶液池，再加水稀釋，用攪拌器進(jìn)行攪拌，溶液池中的礬液流到吸液池中，由隔膜計(jì)量泵根據(jù)流量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)投藥量，向管道靜態(tài)混合器中投加。硫酸鋁在去除濁度的同時(shí)，能同步降低原水中的含氟量，使得后一步活性氧化鋁吸附過濾的氟離子初始濃度得到降低，有利于降低活性氧化鋁濾池的負(fù)荷，延長(zhǎng)再生周期。

3.2活性氧化鋁吸附濾池

該工程新建1座活性氧化鋁吸附濾池，采用V型濾池池型，設(shè)計(jì)規(guī)模1.5萬m3/d。用0.5～2.5mm粒徑，不均勻系數(shù)K80≤2的活性氧化鋁作為濾料，濾層厚1.8m，承托層采用150mm厚，2～4mm粒徑的石英砂?；钚匝趸X吸附濾池分8格，雙排對(duì)稱布置，單格過濾面積為36m2，高5m，濾速2.5m/h。再生劑采用3%的硫酸鋁溶液，再生過程分為首次沖洗、再生和二次沖洗三個(gè)階段。首次反沖洗強(qiáng)度16L/（m2·s），反沖洗時(shí)間15min，首次沖洗主要作用是去除吸附期間在濾料間截留的懸浮物和松動(dòng)濾層，防止濾料板結(jié)。再生溶液自上而下通過濾層，采用硫酸鋁溶液，再生時(shí)間3h，再生流速1m/h，再生后濾池的再生溶液排空。二次反沖洗強(qiáng)度5L/（m2·s），流向自下而上通過濾層，反沖洗時(shí)間3h，二次反沖洗終點(diǎn)出水PH值應(yīng)大于6.5，含氟量應(yīng)小于1mg/L。首次反沖、二次反沖以及配制再生溶液均利用砂濾池濾后水。

4 主要結(jié)論和體會(huì)

該工程先利用絮凝沉淀法，考慮到原水中硫酸鹽含量低，采用硫酸鋁作為絮凝劑，在主要去除濁度的同時(shí)，能對(duì)原水含氟量進(jìn)行一定程度的預(yù)處理，再利用活性氧化鋁吸附過濾法進(jìn)一步除氟達(dá)標(biāo)，同時(shí)也利用硫酸鋁溶液作為活性氧化鋁的再生液。

含氟水處理過程中，各種除氟現(xiàn)象均有可能同時(shí)發(fā)生，研究不同除氟方法的聯(lián)用、串聯(lián)技術(shù)，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，有助于提高除氟效率。

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