专利名称：一种饮用水的除氟工艺和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是关于含氟饮用水的除氟工艺和装置氟是自然界分布十分广泛的、化学性质最活泼的元素之一，它是人体所需的一种微量元素。在通常情况下，人体从外界摄入的氟过多或不足，都会影响着人们的身体健康。我国饮用水卫生标准规定，饮用水中氟含量不得超过1.0毫克/升。长期饮用含氟较高的水，造成氟在体内过量积累，就会导致慢性氟中毒。地方性氟中毒在我国分布范围广，在北方干旱地区尤其严重。此外，电子行业产生的高氟废水及使用含氟原料的冶炼厂、磷肥厂和火力发电厂排烟湿式净化形成的含氟废水，若处理不当也有可能污染地面水体，对人体造成危害。因此对饮用水中氟的处理日益受到人们的重视。
目前国内饮用水的除氟方法主要有如下几种①混凝沉淀法混凝沉淀法采用的混凝剂，多为铝盐，通过把铝盐投加到水中，生成氢氧化铝絮状矾花，在电荷的作用下，吸附氟离子，絮状矾花下沉后，连同吸附的氟沉到底部，以达到降低水中氟含量的目的。该方法的特点是水中氟含量越高，吸附容量越大。因此要想把水中氟含量降低到饮用水标准以下，必须使用大量的混凝剂，结果造成出水pH偏低，硫酸根含量明显增加，污泥产生量过多，而且除氟效果不稳定，该方法目前已经不多用。②电渗析法除氟电渗析器是由多层阴、阳离子膜交互排列而成。在电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对水中离子选择性的通过，水分成浓水和淡水，在水的淡化过程中，可供饮用水的淡水阴阳离子同时减少，氟含量也相应降低。电渗析法除氟适用于3mg/l以下的水，但此法除氟耗电量大，并且浓水不能使用，水的浪费也较大。③活性氧化铝除氟活性氧化铝是一种多孔性无机阴离子交换剂，具有较大的表面积。与其它方法相比较，利用活性氧化铝除氟处理效果比较稳定，是目前使用得比较多的一种方法，但是活性氧化铝的吸附容量有限，当水中的氟含量较高时(大于2mg/l)，仍然具有使用量大，再生频繁的问题，同时活性氧化铝的除氟容量受水中pH值的影响较大，在低pH值的条件的条件下处理效果高；在高pH值的条件下在高pH值的条件下，处理效果明显下降。这些大大地制约了活性氧化铝的应用。
针对上述处理方法中存在的缺点和不足，提出了采用混凝和吸附组合工艺处理含氟饮用水及工业废水，达到净化含氟水的目的。
本发明的优点是将混凝工艺的低费用和吸附方法的高效性有机结合起来，实现了低成本、高效的除氟。在混凝沉淀过程中，根据原水中含氟量的大小，选择合适的和适量的混凝剂，可以降低了水的含氟量，从而大大地降低了吸附塔的负荷，减少了吸附填料的再生次数，延长了吸附剂的寿命，从而降低了水的处理成本。本发明提供的组合工艺不是混凝沉淀法和吸附法的简单组合，而是一种相互补充的有机组合，对于混凝沉淀池和吸附塔规模的大小，可以根据混凝剂种类选择、混凝剂投加量、吸附剂的性质以及混凝剂和吸附剂的价格来确定，这样整个组合工艺的设计和运行可以根据实际需要，灵活地选择。
本发明的技术解决方案是采用将含氟原水通过计量泵注入带有自动加药和搅拌系统的混凝沉淀池，混凝沉淀池的出水通过计量泵送入除氟吸附塔，吸附填料的再生是由再生系统来完成。吸附塔的出水经过消毒设备消毒以后进入配水系统。
本发明中的混凝沉淀池通过自动控制系统对加药量的和搅拌速度的控制，使原水中的含氟量降低到2mg/l以下，然后经过吸附塔处理后使出水含氟量达到1mg/l以下，再经过消毒设备消毒杀死水中的细菌，则处理后的水可进入配水系统，其工艺流程图见附
图1。
应用实例实例1实例1是本发明实施方案实例之一，但本专利不仅限于此。
某小型给水供应站处理含氟地下水作为饮用水，每天的处理水量为100吨，地下水的水质情况氟浓度为4.68mg/l，pH为7.5～7.9。本实例实施过程中采用的混凝剂为聚合铝，投加量5mg/l，吸附剂采用改性的新型氧化铝吸附剂，吸附剂用量为1.5吨，吸附剂4-6个月用氢氧化钠和盐酸溶液再生一次，但是不用组合工艺处理，单独吸附处理的吸附剂1个月再生一次，大大地增加运行费用。通过再生后，吸附剂基本上恢复原来的吸附能力，但在再生过程中有部分损失，每次需要补充吸附剂5～10％。地下水处理的工艺流程图(附图1)，地下水经过组合工艺处理后的水质见表1，从表中的结果可以看出，经过该组合工艺处理后的水中含氟浓度＜1mg/l。
表1含氟地下水经组合工艺处理后的水质情况
权利要求
1.一种饮用水的除氟工艺，其特征是至少由混凝沉淀和吸附两个处理步骤。
2.如权利要求1所述的一种饮用水的除氟工艺，其特征是利用无机铝系混凝剂进行对含氟水进行混凝沉淀，使得处理后出水的氟含量小于2mg/l以后，利用一种吸附剂进行吸附处理。
3.如权利要求2所述的一种饮用水的除氟工艺，吸附过程使用的吸附剂为一种活性氧化铝或一种含稀土元素的材料。
4.一种饮用水的除氟装置，其特征是由折板式混凝沉淀池(1)、上面进水及下面出水的吸附塔(2)组成。
全文摘要
本发明涉及的是一种饮用水的除氟工艺和装置。采用混凝沉淀法和吸附法相结合的组合工艺，通过混凝沉淀去除水中的大部分氟，以后通过吸附剂吸附的方法，使出水中的含氟量达到国家规定的标准。本发明技术大大地减少了后续处理吸附剂的再生次数，延长了吸附剂的寿命，降低了水处理成本，因此，本发明在处理高浓度的含氟饮用水具有重要的应用前景。
文档编号C02F9/04GK1421404SQ0114014
公开日2003年6月4日 申请日期2001年11月27日 优先权日2001年11月27日
发明者杨敏, 高孟春, 张昱, 李红岩, 汪严明 申请人:中国科学院生态环境研究中心