環(huán)保型飲用水除氟裝置的推廣應用研究

牛永華

（山西省水利水電科學研究院 山西太原 030002）

環(huán)保型飲用水除氟設備是針對山西省部分高氟水地區(qū)細菌學指標超標的特點、根據(jù)山西省水利水電科學研究院除氟技術改進意見，專門研制的適用于項目區(qū)農(nóng)村居民生活飲用水的除氟處理設備。

1 示范區(qū)概況

山西省翼城縣唐興鎮(zhèn)鳳架坡村位于翼城縣東南約5km處，主要產(chǎn)小麥、玉米，全村240戶，1 255人，耕地126.7 hm2，全村人畜吃水和農(nóng)作物灌溉主要靠一眼井供給，該村原有水井由于運行多年，出水太小，不能滿足村民用水需求。2013年建成新井一眼，井深320 m，每小時出水量50 m3，供水時先將井水放到蓄水池，然后通過管道自流到全村每戶。該蓄水池1995年建成，長寬高分別為3.5 m、6 m和5 m，蓄水量100 m3，由于蓄水池運行多年，水中微生物存在超標現(xiàn)象。經(jīng)化驗，該村自來水中氟含量為2.4 mg/L，遠遠超過國家標準1.0 mg/L，同時細菌總數(shù)（CFU/mL)及總大腸菌群(MPN/100 mL)超標，經(jīng)進一步調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當?shù)卮迕翊嬖诜哐篮筒煌潭鹊姆遣?，居民生活飲用水水質(zhì)問題亟待解決。

2 環(huán)保型飲用水除氟裝置

該產(chǎn)品采用HAP-F環(huán)保除氟技術，并且增加了紫外線消毒功能，集除濁、除氟、殺菌于一體，是一款適合于農(nóng)村家庭及單位獨立使用的小型凈水器。

2.1 設備凈水流程

環(huán)保型除氟設備基本上由初濾系統(tǒng)、除氟系統(tǒng)、紫外線殺菌三部分組成。

2.1.1 石英砂過濾

原水經(jīng)過沉淀后，水中尚殘留一些細微的懸浮雜質(zhì)，如泥沙、懸浮物、鐵銹、膠體等雜質(zhì)及部分有機物等，通過具有孔隙的粒狀濾料石英砂濾層將水中懸浮物截留，從而使水獲得澄清，以滿足除氟系統(tǒng)進水水質(zhì)要求。

2.1.2 除氟過濾

環(huán)保型除氟設備采用優(yōu)質(zhì)礦物材料，工業(yè)化制備的一種多孔高容量吸附型飲用水除氟濾料，去除水中的氟離子，保留對人體有益的礦物質(zhì)和微量元素。其主要除氟功能來自于表層的羥基磷灰石(簡稱HAP)，環(huán)保型除氟關鍵技術不僅明顯增加了羥基磷灰石除氟的容量，而且在粉狀羥基磷灰石的基礎上開發(fā)出球狀羥基磷灰石，除氟效果更好。環(huán)保型飲用水除氟凈水器結構示意圖見圖1。

圖1 環(huán)保型飲用水除氟凈水器結構示意圖

2.1.3 紫外線殺菌

環(huán)保型除氟設備通過內(nèi)置紫外燈發(fā)生中心輻射波長為253.7 nm的短波，紫外線照射流經(jīng)反應室的水體，破壞水中病毒和細菌及其它致病體中的DNA結構，使其無法自身繁殖，進行殺菌消毒，選用進口飛利浦紫外線燈管，能殺滅99%以上的細菌、病毒，且無消毒副產(chǎn)物。在正常使用條件下，使用壽命可達9 000 h，解決飲用水細菌學指標的超標問題，使被細菌污染的水質(zhì)達到國家飲用水衛(wèi)生標準。紫外線殺菌器見圖2。

圖2 紫外線殺菌器

2.2 濾料再生操作流程

根據(jù)當?shù)胤?.0 mg/L左右，每戶每天經(jīng)設備處理后的實際用水量約10 L左右，年用水約5 t；設備初始濾料裝載量為35 kg，可以產(chǎn)水35 t，理論上每一個再生周期可以使用5年以上，濾料可以使用20年以上而不需更換，但是建議每年用熱水浸泡一次進行維護及再生。

濾料再生簡單方便，流程如下：關閉進水閥門，打開水龍頭，將箱體內(nèi)的水排凈；取出石英砂濾料，放入容器中用清水淘洗干凈備用，并取出上層濾棉和濾板；將準備好的熱水（80℃以上）倒入箱體，直到水龍頭出熱水后關閉水龍頭；繼續(xù)加熱水沒過除氟濾料時停止，保溫浸泡4 h以上；打開水龍頭，將水排凈；將濾板、濾棉、石英砂濾料按順序裝回箱體，注意鋪平鋪實；再生結束，打開進水閥門，投入使用，濾料再生完成。

2.3 環(huán)保型除氟設備的性能特點

環(huán)保型除氟裝置采用國際領先的HAP-F除氟技術，除氟容量高、速度快，經(jīng)濟環(huán)保；采用砂濾預處理，不僅能有效降低出水濁度，還可去除部分有機物，延長設備使用壽命；純物理方式過濾，除氟專一性強，不產(chǎn)生廢水，不增加任何化學物質(zhì)，飲水更安全；濾料再生技術采用熱水浸泡再生方式，無二次污染，安全、環(huán)保，無需額外費用；增加紫外線消毒功能，不投加消毒劑，無消毒副產(chǎn)物生成，飲水更健康，選用進口飛利浦紫外燈管，滅菌率高，壽命長；進水方式可選擇手動或自動，滿足不同供水方式的用戶需求；不銹鋼機身設計，造型美觀大方、經(jīng)久耐用，壽命可達20年；整體來說使用簡便，運行穩(wěn)定，節(jié)能節(jié)水。

3 應用效果分析

3.1 除氟效果

家用環(huán)保型除氟技術設備經(jīng)一個月的使用，通過現(xiàn)場測試，處理后的水中氟化物含量由原來的2.4 mg/L降低到小于0.2 mg/L；當?shù)鼐用耧嬘盟_到國家生活飲用水衛(wèi)生標準，解決了當?shù)仫嬎踩珕栴}，該設備除氟效果比較穩(wěn)定，無污染，得到了用戶的一致好評，這對于保障高氟地區(qū)居民的身體健康、提高生活質(zhì)量以及社會主義新農(nóng)村的建設都具有深遠的意義。

3.2 效益分析

我國農(nóng)村迫切需要處理效果好、投資小、操作管理簡單、再生容易、運行成本低、對環(huán)境影響小的飲用水除氟設備。新一代除氟濾料采用優(yōu)質(zhì)礦物材料，采用熱再生和機械磨損再生的集成方法，達到再生效率和重復使用次數(shù)的極大化，實現(xiàn)了除氟性能長期穩(wěn)定，完全不用化學試劑，無污染排放，再生技術環(huán)保。濾料合理利用資源，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，不會給周邊環(huán)境產(chǎn)生污染和帶來破壞，有利于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這對于凈化環(huán)境有一定意義，環(huán)境生態(tài)效益明顯。

4 存在的問題和改進意見

4.1 存在的問題

除氟設備初濾采用石英砂，每臺裝25 kg，增加了設備的自重，且兩側無提手，導致移動困難。

4.2 整改措施

1）設備外觀方面。設備底端擬安裝四個滾輪，兩側增加提手，以利于除氟設備移動。

2）技術方面。改變初濾系統(tǒng)結構，增加初濾系統(tǒng)自沖洗功能，可實現(xiàn)定時沖洗，減少石英砂用量，或石英砂更換為PP棉，減少設備自重。完善濾料系統(tǒng)設計，增配加熱功能，使設備再生功能簡單、方便、易于操作。

5 結語

環(huán)保型飲用水除氟裝置智能化程度較高，實現(xiàn)了從進水、除氟、出水以及再生全過程自動化，并具有紫外線消毒功能，具有適應水源廣、高效環(huán)保、使用方便、節(jié)省開支等特點，為用戶帶來更加優(yōu)質(zhì)的飲水與安全保障。經(jīng)過在翼城縣的示范應用，其除氟和紫外線殺毒性能穩(wěn)定可靠，操作維修簡單，具有廣闊的應用前景。