安徽省饮用水高氟水问题及控制对策

张浏 冯景伟

摘要

针对安徽省饮用水高氟水问题现状，分析了安徽省饮用水水源含氟量高的主要原因，如含氟化工废水排放、含氟矿物埋藏丰富；从改水降氟、饮水除氟、废水控氟、政策限氟几个方面提出了相应的控制对策。

关键词 饮用水；高氟水；控制对策；安徽省

中图分类号 S181.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-09114-02

Problems and Control Countermeasures on High-fluoride Drinking Water in Anhui Province

ZHANG Liu， FENG Jing-wei

（Anhui Institute of Environment Science， Hefei， Anhui 230001； Key Laboratory of Yangtze Aquatic Environment of Ministry of Education， College of Environmental Science and Engineering， Tongji University， Shanghai 200092； School of Civil Engineering， Hefei University of Technology， Hefei， Anhui 230009）

Abstract According to the current situation of high-fluoride drinking water in Anhui Province， the main reasons of this phenomenon， such as discharge of industry wastewater containing high concentration of fluoride， buried rich in fluoride mineral， were proposed. The corresponding control countermeasures were put forward from the following aspects： changing water resource for decreasing the fluoride， removal of fluoride in drinking water， removal of fluoride in wastewater and limit of fluoride relying on the policy.

Key words Drinking water； High-fluoride water； Control countermeasures； Anhui Province

氟是人体必需的微量元素，人体所需的氟主要来自饮用水。对氟的摄入量与人的健康息息相关，当人体氟含量较低时，容易患龋齿；氟含量较多时又会导致氟中毒，临床上常见氟斑牙和氟骨症^[1]。世界各国对饮用水中氟化物含量的限值各不相同，其中，美国规定氟在饮水中的限值为4.0 mg/L，欧盟规定氟在饮用水中的限值为0.7～1.5 mg/L，我国规定氟在饮用水中的限值为1.0 mg/L^[2-4]。

1 安徽省饮用水高氟水问题

安徽是我国地方性氟中毒发病率较高的省份，其中，亳州、阜阳、宿州、淮南、淮北等地区发病率较高^[5]。地方性氟中毒在我国主要有3种类型：饮水型、燃煤污染型、饮茶型。饮水型地方性氟中毒主要是由于以高氟地下水为饮用水水源。燃煤污染型地方性氟中毒主要是源于使用含氟量较高的燃煤取暖、做饭或烘烤粮食、蔬菜等，导致室内空气中氟污染严重且长期接触室内的粮食、蔬菜、饮用水等主要食物，最终通过饮食导致人体慢性氟中毒^[6]。饮茶型地方性氟中毒主要是长期饮用砖茶或用砖茶泡成的奶茶或酥油茶，导致人体内氟大量蓄积，引起慢性氟中毒。

人体摄取氟的来源主要有3个：饮水、食品、空气，高氟暴露区（水含氟量约4.0 mg/L）的人群，水的摄氟量占总摄氟量的85.6%^[7]。安徽省是饮水型地方性氟中毒的高发区，而浅层地下水氟化物含量高是安徽省氟中毒高发的主因，因此，控制地方性氟中毒需要重点控制水源。为了控制地方性氟中毒，安徽省相关部门采取了一些降氟改水措施，然而根据唐慧文2010年对亳州市市辖3个县（区）谯城区、涡阳县、蒙城县的地方性氟中毒调查结果，亳州市地方性氟中毒病情尚未完全控制，防控形勢仍很严峻^[8]。周晓铁2010年的研究发现，在安徽省饮用水水源地中，地下水水源的水质达标率为93.1%，水质不达标的地下水水源地主要污染物为氟化物，安徽省有6个地下水水源地氟化物超标，占地下水水源地总数的24%^[9]。根据安徽省城市集中饮用水水源地水质月报（2013年10月），亳州市和界首市地下水源地氟化物最高超标0.80倍。

安徽省地下水饮用水水源中氟含量较高，一方面由于含氟化工废水排放对地下水的污染，另一方面，由于含氟矿物埋藏丰富，导致部分地区地下水中氟离子浓度较高。氟化工已成为我国化工产业发展最为迅速、最具技术前景与发展优势的行业之一，在国外更是被誉为“黄金产业”。氟是重要的化工原料，氟及氟化物几乎成了各行各业生产添加剂、制冷剂的重要物质，用途广泛。然而，氟化工产生的大量含氟废气、废水与废渣对环境造成了严重的污染。含氟废气通过降水进入土壤并下渗污染地下水；含氟废水下渗会直接污染地下水；含氟废渣经淋溶下渗后也会污染地下水^[10]。值得注意的是，即使工业企业排放的含氟废水达到《污水综合排放标准》（GB8979-1996）中的最严格要求10 mg/L，该部分废水的排放仍然将对地表水和地下水产生较大影响。 地下水中氟离子含量也与地质和水文地质条件有关，主要受控于含水层中含氟矿物的含量及地下水径流条件。安徽省地下水氟含量较高地区主要分布在淮北平原以及淮河以南六安市、安庆市、黄山市、宣州市的少部分地区，其中阜阳市、亳州市、宿州市、淮北市、蚌埠市、淮南市的部分地区地下水中氟含量较高，地方性氟中毒较为严重^[5]。安徽省淮北平原地区地下水埋藏浅，径流缓慢，蒸发量大，地下水氟含量较高，地带性氟病较为普遍；淮北平原浅层高氟水主要分布于北部黄泛平原和南部涡河、颖河等河流的河间地区^[11]。

郜红建等分析了安徽省不同地区饮用水中氟化物含量，发现安徽省13.26%的饮用水中氟化物含量超过我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中要求的限值，超标主要集中在淮北平原的亳州、阜阳和宿州，超标率为34.35%^[12]；该数据表明，安徽省部分地区的自来水厂除氟技术还有待提高。

2 安徽省饮用水高氟水问题控制对策

2.1 改水降氟

安徽省高氟水大部分是浅层地下水，高氟深层地下水的分布范围较小，可以通过改浅层地下水为深层地下水解决高氟水问题，但是在深层地下水水源开发过程中需采取“先探后采”的措施，先探明深层地下水的蓄存方式和水力联系，防止开发过程中污染水源。同时，深层地下水水井成井过程中应采取先进有效的成井工艺，防止不同水层间地下水交叉污染，取水管宜采用不易产生二次污染的PPR管材。此外，对于某些浅层地下水和深层地下水含氟均较高的地区，可以采用管道或者沟渠引江、河、湖泊等含氟量较低的地面水作为饮用水水源；某些地下水和地表水资源匮乏的地区可以将雨水和雪水收集处理后作为饮用水水源。

2.2 饮水除氟

对于无改水降氟条件的地区，饮用水水源中氟含量较高时，应根据水源水质特征选择合适的饮用水除氟技术，以降低所供饮用水中的氟含量。

2.2.1

化学沉淀除氟法。常用氧化钙或者氯化钙作为除氟沉淀剂，水中的F-与沉淀剂中的Ca²⁺在水中生成CaF₂沉淀，但是在实际操作过程中需要控制氧化钙和氯化钙投加量，防止引入过量Ca²⁺，造成饮用水硬度增大。

2.2.2

混凝沉淀除氟法。常用氯化铝或者硫酸铝为除氟混凝剂，这些混凝剂在水中可生成Al（OH）₃絮状体，与水中F-产生共沉淀，F-还可与Al³⁺发生配位反应，也可降低水中氟含量^[13]。为了降低投加的混凝剂中Al³⁺对人体健康的影响，常常在混凝沉淀工艺后再进行过滤，去除未沉淀的细小Al（OH）₃絮状体。

2.2.3

吸附除氟法。常用的除氟吸附剂有沸石、活性氧化铝、活性氧化镁、骨炭、竹炭、活性炭等。吸附剂的粒径对单位体积吸附剂的氟吸附量有较大影响，吸附剂颗粒越小，单位体积的比表面积越大，对水中氟的吸附去除效果越明显。然而，实际工程应用中多采用动态吸附装置移动床，吸附剂粒径较小会增大吸附剂床层的水头损失，同时也易堵塞吸附剂床层，因此，采用吸附方法去除水中氟需严格控制吸附剂的粒径。也有学者通过对吸附剂的改性和活化，提高吸附剂对氟的去除效率^[14-15]。

2.2.4

电絮凝除氟法。电絮凝除氟常用铝电极作为牺牲阳极，铝电极在电流作用下溶解生成Al³⁺，Al³⁺水解生成Al（OH）₃絮状体，水中的F-与生成的Al（OH）₃絮状体产生共沉淀，与Al³⁺发生配位反应，同时，电絮凝过程中产生的微小气泡还起到气浮的作用，在这几种作用的协同下将水中氟去除^[16]。为了防止水中过量的Al³⁺对人体健康的影响，常在电絮凝工艺后增加过滤工艺，以去除细小的Al（OH）₃絮状体。

2.2.5

膜技术除氟法。采用超滤膜或者反渗透膜过滤去除水中的氟，膜分离技术使饮用水处理效率得到极大提高，但是膜技术应用过程中带来了新的问题——膜污染。采用膜技术除氟过程中，水中存在的天然有机物、悬浮物和无机离子等将对膜产生影响造成膜污染，严重影响产水的水量和水质。为了减缓膜污染，常采用膜技术与其他技术组合除氟，如吸附-膜技术、混凝沉淀-膜技术、高级氧化-膜技术、电絮凝-膜技术等工艺。

2.3 废水控氟

安徽省氟化工企业产生的高浓度含氟废水，尤其是含无机氟废水，对当地的饮用水环境产生较大影响。氟化工企业应根据自身特点，开展清洁生产，避免使用或者采用无氟替代原料，采用污染物产生量少或者无污染产生的生产工艺，降低废水中氟浓度，从源头控制含氟废水的产生量和废水中氟的浓度。同时，对于氟化工企业排放的含氟污水应严格按照国家的相应规范、标准进行治理，有条件的地区需进行含氟废水的深度处理，在含氟废水排入环境水体前进行氟的有效控制。

2.4 政策限氟

针对安徽省部分地区地下水中氟含量较高的现状，政府相应职能部门应严格氟化工行业准入条件，尤其是环境保护方面要做出严格的准入要求，取缔不符合国家产业政策以及污染严重的小企业，加快对现有工业污染源治理工作。

3 结语

随着国家对饮用水水质要求的不断提高，安徽省针对地下水高氟水地区的饮用水氟超标问题开展了大量的防控工作，并取得了初步成效。通过改水降氟、饮水除氟、废水控氟、政策限氟措施，同时研发经济、高效的饮用水除氟技术，安徽省地下水高氟水问题将得到有效控制，居民饮用水质量也将进一步提高。

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