山西农村饮水高氟水问题及处理措施分析

赵印英 孟国霞 杨丽霞

（山西省水利水电科学研究院，太原 030002）

水是生命之源，良好的饮用水是人类健康生存必需的基本条件之一，获得清洁的饮用水是人健康生活的保障。农村饮水安全是反映农村社会、经济发展和居民生活质量的重要标志。氟是人体所必需的微量元素之一，饮用水适宜的氟化物浓度为1mg/L以下，如果水中氟化物含量超过1mg/L，就会对饮用者身体造成不同程度的危害，能够使人患有不同程度“斑状齿”等病，如果长期饮用高氟水就会造成氟中毒。我国是世界上饮水型地方性氟中毒流行最广、危害最严重的国家之一，多年来饮用高氟水所带来的疾病严重困扰着人们。

1 山西高氟水成因

山西省由于盆地结构比较特殊，水由高向低流动的过程中，大量的离子被带到盆地底部，经过长时间积淀形成了高氟水。尤其是大同、忻州、太原、临汾、运城、上党等盆地处于封闭和半封闭地域，流经当地的河流水流滞缓，加上干旱少雨的气候原因，使浅水中各种离子富集，造成水中氟化物含量严重超标，中心地区氟化物含量高达11.9mg/L。加之工业上，含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物，大多数生产厂尚无完善的处理设施，所排放的废水中氟含量指标尚未达到国家排放标准，严重污染着人类赖以生存的环境，造成水中氟化物的升高和环境污染。据2005年普查，我省饮水性氟中毒分布在全省66个县（市）区，占全省一半以上的农业县，主要分布在大同、忻州、太原、临汾、运城、上党等六大盆地及沿黄县市，346.76万农民喝着含氟超标的水，不同程度地受到高氟水的危害，部分地区水中氟含量比国家标准高出几倍甚至几十倍。2007年省卫生厅对我省15个县969个村的高氟水进行了筛查，筛查水样4 845份，结果超过国家饮用水卫生标准的有472个村，占48.71%，最高平均水氟含量达到了8.96mg/L（“生活饮用水卫生标准”规定饮用水氟化物含量不得大于1.0mg/L），严重超过了国家规定的饮用水卫生标准。

2 高氟水对当地人体危害

氟对人体的损害具有慢性且长期的特点，受害较轻者会出现牙齿发黄、断裂，俗称氟斑牙，也就是常说的黄牙病；重者会引起氟骨症，表现为驼背、行动不便，甚至导致智力出现问题，发生功能障碍，乃至瘫痪，丧失劳动能力，生活不能自理。在饮用水高氟地区，如晋中市平遥县云家庄村，当地饮用水氟含量达3.11mg/L，由于长期饮用这样的高氟水，80%以上的村民患有氟中毒，年轻人多表现为氟斑牙，中年以上的人严重的除身体变形、关节疼痛外，两腿不能站直，有的甚至不能走路；还有临汾市襄汾县赵康镇，村民长期饮用高氟水也出现了同样的症状。高氟水不仅严重危害着当地人民的身体健康，也限制着当地的经济发展。在这些高氟地区，尽管水中氟的含量比国家标准高出几倍甚至十倍以上。由于肉眼无法识别，再加上高氟水引发的关节变形多在三四十岁以后才有明显表现，所以这一严重的地方病长期以来并没有引起当地百姓高度注意。

3 高氟水处理的必要性

在水资源等各种资源日益匮乏的今天，在地球自然生态环境日益恶化的今天，污水资源化、氟水处理利用，合理开发现有水资源已成为国家乃至世界发展的重要任务。随着我省因饮用水含氟过高而致病的人数不断增加、病情加重和人民生活水平和生活质量的不断提高，人民群众对饮水安全需求和环境改善的要求越来越迫切，水利发展面临着保障城乡居民生活饮用水安全，提供与小康生活水平相适应的、满足水量、水质要求的生活用水的重大责任。面对我省部分水质受到污染、水中含氟超标的情况，如不及时处理势必会影响到其作为饮用水源的农村群众的身体健康。因此改水降氟工作刻不容缓，改善和提高农村生活用水标准的任务十分艰巨。

4 高氟水处理面临挑战

水中的含氟量控制一直是国内外环保及卫生领域的重要研究课题。近几十年来，国内外学者对含氟水的处理进行了大量的研究，除氟工艺及相关的基础理论研究也取得了一些进展。目前高氟水的处理方法有多种，国内常用的方法大致分为两类：沉淀法和吸附过滤法，是利用氟与其他试剂形成沉淀去除和利用吸附剂将氟吸附。除这两种方法以外，还有冷冻法、活性炭除氟法、超滤除氟法、电渗析除氟法，离子交换法、反渗透法、铝盐沉淀、电凝聚法等。这些方法各有其优缺点，电渗析除氟法、电凝聚法等效果不错，但费用高、技术高、需要投入大量资金，同时需要持续的电力保障；离子交换法运行费用太高，且对水质要求严格；传统吸附剂法利用吸附剂可以将氟浓度为10mg/L的废水处理到1mg/L以下，达到饮用水标准，采用动态吸附方式进行，操作简便，除氟效果稳定，但存在氟吸附量小，投资量大、处理水量小的缺点，只适用于处理水量较小的场合；化学沉淀法和混凝沉淀法除氟率低，并且会带来二次污染。反渗透法能够有效的除去溶液的氟离子，但受水中含盐量的影响，含盐量过大的地下水采用反渗透法除氟去除率不高，当含盐量超过5g/L时，除氟率明显降低。

由于这些方法各有其缺点，至今很少大面积推广于除氟工艺，主要是因为作为饮用水处理存在成本高、除氟率低；作为氟化工业产生的高氟废水的处理存在基建投资大、运行费用高、处理效果不稳定的缺点。如何解决高氟水处理成本高和推广难的问题，寻求高效、廉价的除氟工艺和除氟机理一直是国内外有关部门和学者长期研究的重要课题。随着社会经济的快速发展和居民生活水平的不断提高，对饮水质量势必提出更高的要求，加之水源水质日益恶化，我国农村迫切需要处理效果好、投资小、操作管理简单、再生容易、运行成本低、对环境影响小的饮用水除氟设备，因此饮用水处理技术面临更大的挑战和革新。

5 高氟水处理措施

5.1 改水源工程措施

人类健康问题和经济快速发展所带来的环境问题，已成为当代政府密切关注的问题，针对我省含氟高、农村饮水不安全问题，本着因地制宜、分类指导、科学规划的原则，合理选择工程规模和形式，开展改水降氟工程，提出了在人口多、村庄集中、地形条件较好地区，选择优质水源，采用远距离调水或开采深层地下水，建设集中联片供水工程解决。主要通过四种途径：第一对于人口居住集中、经济条件较好的地区进行异地取水、远距离调水，并通过集中供水工程，用达标水源替代高氟水源；第二对于人口相对分散、地下水源较丰富，深层水水质达到饮用水标准的地方，可以就地取深井水；第三对于人口相对分散的山丘区，利用小泉小水，建设供水工程；第四在人口居住分散、水源贫乏的山庄窝铺，利用旱井加集雨场形式建设单户供水工程，使每人每天可获得20L以上的合格水。通过以上四种途径更换水源使其达到饮用水标准。通过对部分改水降氟工程调研，在调查的10县348个村290个降氟改水源工程中，73.5%正常运行，总体较好，工程出厂水氟含量达到国家规定的饮水卫生标准。改水源降氟工程一次投资到位，能从根本上解决农村饮用水的水质问题，群众十分满意。

5.2 水质处理措施

对于人口少、地形高低不平、村庄不集中的边远地区，地下水条件较差，又不能更改水源，若通过集中供水工程解决，铺设管路任务艰巨，投资太大，只能通过水质处理措施，使现有水源经净化处理后达到饮用水标准。对于这些地区我省主要采用反渗透水质处理设备、活性氧化铝除氟设备和智能型饮用水除氟装置。通过对我省应用水处理设备调研，能正常运行的占81%，总体运行较好。笔者对智能型饮用水除氟装置在平遥的应用进行了研究，并对该除氟装置除氟效果进行了分析。该设备利用Bio-F除氟滤料吸附氟离子达到除氟目的，能耗小，废水产量小，再生废液仅含盐类，无有害元素，处理简单，不会对周边环境造成污染，高效、经济、环保清洁。我们在山西省平遥县云家庄村应用智能型饮用水除氟装置，该装置于2009年4月24日安装，安装后第一次水质化验结果，水中氟化物含量由原来的3.11mg/L降为1.51mg/L，后经调试氟化物降到了0.35mg/L，之后对处理后水质监测，都达到饮用水标准，经过半年多的使用，除氟性能稳定，无污染，处理后的水量达到国家规定的饮用水标准，群众比较满意。

对高氟水进行降氟处理是解决水资源贫乏的高氟水地区持续保障饮水水质达标的唯一途径。但水质处理设备存在以下不便：第一运行费用高，由于我省农村经济欠发达，农民购买力低，水处理设备运行成本较高，造成供水水价偏高，收益群众难以接受；第二操作维护比较吃力，水处理设备技术含量高，要有一定文化素质的人员来维护操作，农民受教育程度不高，对于操作维护难度高的复杂设备，只能“望机兴叹”，影响了工程正常发挥；第三维修不方便，水处理设备厂家来自全国各地知名企业，技术力量教强，但售后服务稍显薄弱，在出现故障维修时，仍需要一定的时间和过程，维修期间不得不饮用未处理的原水。

6 结语

由于我省各地自然地理、经济条件不同，不同含氟水的水质水量存在较大差别，因此处理方法也各不相同，各地在做含氟水质处理时，一定要根据当地的实际情况，因地制宜，选择经济合理的除氟工艺和方法，不但可以明显地降低供水成本，而且使改水降氟的经济效益明显提高。高氟水地区当地政府及水行政主管部门，要合理利用现有水资源，重视生态环境，实现自然与社会的和谐发展，同时对高氟水地区的居民应加强宣传，提高他们节约水、保护水和珍惜水的意识。这对保障高氟水地区居民的身体健康、提高生活质量以及对农村饮水安全和社会主义新农村建设具有深远的意义。