环保型饮用水除氟装置的推广应用研究

牛永华

（山西省水利水电科学研究院 山西太原 030002）

环保型饮用水除氟设备是针对山西省部分高氟水地区细菌学指标超标的特点、根据山西省水利水电科学研究院除氟技术改进意见，专门研制的适用于项目区农村居民生活饮用水的除氟处理设备。

1 示范区概况

山西省翼城县唐兴镇凤架坡村位于翼城县东南约5km处，主要产小麦、玉米，全村240户，1 255人，耕地126.7 hm2，全村人畜吃水和农作物灌溉主要靠一眼井供给，该村原有水井由于运行多年，出水太小，不能满足村民用水需求。2013年建成新井一眼，井深320 m，每小时出水量50 m3，供水时先将井水放到蓄水池，然后通过管道自流到全村每户。该蓄水池1995年建成，长宽高分别为3.5 m、6 m和5 m，蓄水量100 m3，由于蓄水池运行多年，水中微生物存在超标现象。经化验，该村自来水中氟含量为2.4 mg/L，远远超过国家标准1.0 mg/L，同时细菌总数（CFU/mL)及总大肠菌群(MPN/100 mL)超标，经进一步调研，发现当地村民存在氟斑牙和不同程度的氟骨病，居民生活饮用水水质问题亟待解决。

2 环保型饮用水除氟装置

该产品采用HAP-F环保除氟技术，并且增加了紫外线消毒功能，集除浊、除氟、杀菌于一体，是一款适合于农村家庭及单位独立使用的小型净水器。

2.1 设备净水流程

环保型除氟设备基本上由初滤系统、除氟系统、紫外线杀菌三部分组成。

2.1.1 石英砂过滤

原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂质，如泥沙、悬浮物、铁锈、胶体等杂质及部分有机物等，通过具有孔隙的粒状滤料石英砂滤层将水中悬浮物截留，从而使水获得澄清，以满足除氟系统进水水质要求。

2.1.2 除氟过滤

环保型除氟设备采用优质矿物材料，工业化制备的一种多孔高容量吸附型饮用水除氟滤料，去除水中的氟离子，保留对人体有益的矿物质和微量元素。其主要除氟功能来自于表层的羟基磷灰石(简称HAP)，环保型除氟关键技术不仅明显增加了羟基磷灰石除氟的容量，而且在粉状羟基磷灰石的基础上开发出球状羟基磷灰石，除氟效果更好。环保型饮用水除氟净水器结构示意图见图1。

图1 环保型饮用水除氟净水器结构示意图

2.1.3 紫外线杀菌

环保型除氟设备通过内置紫外灯发生中心辐射波长为253.7 nm的短波，紫外线照射流经反应室的水体，破坏水中病毒和细菌及其它致病体中的DNA结构，使其无法自身繁殖，进行杀菌消毒，选用进口飞利浦紫外线灯管，能杀灭99%以上的细菌、病毒，且无消毒副产物。在正常使用条件下，使用寿命可达9 000 h，解决饮用水细菌学指标的超标问题，使被细菌污染的水质达到国家饮用水卫生标准。紫外线杀菌器见图2。

图2 紫外线杀菌器

2.2 滤料再生操作流程

根据当地氟含量2.0 mg/L左右，每户每天经设备处理后的实际用水量约10 L左右，年用水约5 t；设备初始滤料装载量为35 kg，可以产水35 t，理论上每一个再生周期可以使用5年以上，滤料可以使用20年以上而不需更换，但是建议每年用热水浸泡一次进行维护及再生。

滤料再生简单方便，流程如下：关闭进水阀门，打开水龙头，将箱体内的水排净；取出石英砂滤料，放入容器中用清水淘洗干净备用，并取出上层滤棉和滤板；将准备好的热水（80℃以上）倒入箱体，直到水龙头出热水后关闭水龙头；继续加热水没过除氟滤料时停止，保温浸泡4 h以上；打开水龙头，将水排净；将滤板、滤棉、石英砂滤料按顺序装回箱体，注意铺平铺实；再生结束，打开进水阀门，投入使用，滤料再生完成。

2.3 环保型除氟设备的性能特点

环保型除氟装置采用国际领先的HAP-F除氟技术，除氟容量高、速度快，经济环保；采用砂滤预处理，不仅能有效降低出水浊度，还可去除部分有机物，延长设备使用寿命；纯物理方式过滤，除氟专一性强，不产生废水，不增加任何化学物质，饮水更安全；滤料再生技术采用热水浸泡再生方式，无二次污染，安全、环保，无需额外费用；增加紫外线消毒功能，不投加消毒剂，无消毒副产物生成，饮水更健康，选用进口飞利浦紫外灯管，灭菌率高，寿命长；进水方式可选择手动或自动，满足不同供水方式的用户需求；不锈钢机身设计，造型美观大方、经久耐用，寿命可达20年；整体来说使用简便，运行稳定，节能节水。

3 应用效果分析

3.1 除氟效果

家用环保型除氟技术设备经一个月的使用，通过现场测试，处理后的水中氟化物含量由原来的2.4 mg/L降低到小于0.2 mg/L；当地居民饮用水达到国家生活饮用水卫生标准，解决了当地饮水安全问题，该设备除氟效果比较稳定，无污染，得到了用户的一致好评，这对于保障高氟地区居民的身体健康、提高生活质量以及社会主义新农村的建设都具有深远的意义。

3.2 效益分析

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。新一代除氟滤料采用优质矿物材料，采用热再生和机械磨损再生的集成方法，达到再生效率和重复使用次数的极大化，实现了除氟性能长期稳定，完全不用化学试剂，无污染排放，再生技术环保。滤料合理利用资源，改善农业生态环境，不会给周边环境产生污染和带来破坏，有利于环保产业的发展，这对于净化环境有一定意义，环境生态效益明显。

4 存在的问题和改进意见

4.1 存在的问题

除氟设备初滤采用石英砂，每台装25 kg，增加了设备的自重，且两侧无提手，导致移动困难。

4.2 整改措施

1）设备外观方面。设备底端拟安装四个滚轮，两侧增加提手，以利于除氟设备移动。

2）技术方面。改变初滤系统结构，增加初滤系统自冲洗功能，可实现定时冲洗，减少石英砂用量，或石英砂更换为PP棉，减少设备自重。完善滤料系统设计，增配加热功能，使设备再生功能简单、方便、易于操作。

5 结语

环保型饮用水除氟装置智能化程度较高，实现了从进水、除氟、出水以及再生全过程自动化，并具有紫外线消毒功能，具有适应水源广、高效环保、使用方便、节省开支等特点，为用户带来更加优质的饮水与安全保障。经过在翼城县的示范应用，其除氟和紫外线杀毒性能稳定可靠，操作维修简单，具有广阔的应用前景。