摘要：以聚鋁、聚鐵和硫酸鋁為混凝劑，通過強化混凝對地下水中的氟化物的去除進行了研究，對比了各混凝藥劑對氟的去除效果，研究了pH值、助凝劑、混凝劑投加量等因素對氟去除效果的影響。結果表明，在原始pH值和濁度條件下，硫酸鋁的除氟效果明顯優(yōu)于聚鋁和聚鐵;通過調(diào)節(jié)原水pH值和提高聚鋁投加量作為短期的氟輕微超標時的應急處理方法是可行的。

　　關鍵詞：除氟;地下水;強化混凝;硫酸鋁;聚鋁

　　我國黃淮平原地下水資源豐富，但有研究表明其中含氟量普遍較高，并且隨井深呈顯著增高的趨勢[1]。某市以地下水為唯一水源，長期受到氟含量超標的困擾。目前，飲用水源水除氟研究主要基于吸附、混凝沉淀、電凝聚法、化學沉淀法、離子交換、反滲透、電滲透等原理[2-5]，但離子交換和反滲透等方法的選擇性較差，對水中有益的其它礦物離子也一并去除，并且運行費用高、維護管理復雜，不宜于推廣應用;吸附法對低濃度的氟化物去除能力有限，吸附劑用量大且不易再生，其可行性也較差;電絮凝產(chǎn)生的絮體較小不容易沉淀，需要增加氣浮等配套工藝等，出水水質(zhì)不穩(wěn)定。因此，針對原水中氟化物超標的問題，基于自來水廠原有傳統(tǒng)工藝的除氟應用研究顯得尤為重要。

　　F市某水廠地處黃淮平原，以地下水為水源，采用傳統(tǒng)水處理工藝，以聚鋁為混凝劑，在氟化物較高時期達標難度非常大。本研究基于自來水廠現(xiàn)有的傳統(tǒng)工藝，采用混凝沉淀的方法，以聚鋁、聚鐵和硫酸鋁為混凝劑，通過強化混凝對地下水中的氟化物的去除進行了研究，對比了各混凝藥劑對氟的去除效果，研究了水的pH值、助凝劑、混凝劑投加量等因素對氟化物去除效果的影響，為黃淮平原以地下水為水源的水廠除氟提供了數(shù)據(jù)支持和指導。

　　1、材料與方法

　　1.1原水水質(zhì)

　　試驗期間原水的主要水質(zhì)指標。

　　1.2混凝試驗

　　混凝試驗設備為ZR4-6型混凝實驗攪拌機(中潤，深圳市)。混凝試驗參數(shù)：以200轉/min快速攪拌1min，60轉/min慢速攪拌5min，然后靜止沉淀30min，取上清液進行檢測。吸附劑、助凝劑等均在混凝試驗前30min進行投加，并以200轉/min快速攪拌。pH值調(diào)節(jié)均在混凝試驗前完成。

　　1.3檢測指標和方法

　　氟化物采用PF-1-01型氟離子電極(上海精密科學儀器有限公司)進行檢測;高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)參照《生活飲用水標準檢驗方法(GB/T5750-2006)》檢測;濁度使用便攜式濁度儀(2100P，HACH，美國)檢測;水溫使溫度計在取樣時即進行測量;pH值采用pH計(PHS-3C，上海精密科學儀器有限公司)進行檢測。

　　2、結果與討論

　　2.1混凝劑投加量對除氟效果的影響

　　本實驗選用了聚鋁、聚鐵和硫酸鋁三種混凝劑進行了混凝試驗，在原水條件下，聚鐵和聚鋁除氟效果差，而硫酸鋁在除氟效果隨著投加量的增加而非常明顯。由于硫酸鋁為強酸弱堿鹽，隨著其投加量增加會使反應體系的pH值迅速降低，且較低的pH值反而會影響到除氟效果[6]。因此，本研究中混凝劑的使用量均控制在50mg/L(有效成分)內(nèi)進行試驗。由于聚鐵在現(xiàn)有自來水廠中應用較少，且除氟效果并不明顯，因此，本研究以下內(nèi)容主要針對鋁鹽混凝劑進行探討。

　　2.2助凝劑投加量對除氟效果的影響

　　大量研究表明，在低濁原水的混凝處理工藝中提高原水濁度可以提高混凝效果。本研究中以聚鋁和硫酸鋁為混凝劑考慮助凝劑投加量對除氟效果的影響。結果表明加助凝劑對除氟的效果并不明顯，因此，通過投加助凝劑去除原水中微量超標的氟化物是不可行的。

　　2.3pH值對除氟效果的影響

　　原水的pH值對混凝劑的水解、凝聚和絮凝反應速度影響顯著，并且對不同混凝劑形成的絮凝體的沉降速度也有明顯的影響。有研究表明，當pH值小于5.8時，以硫酸鋁為混凝劑時除氟效果隨pH值的增加而提高，當大于5.8時，混凝除氟效果隨著pH值的增加而降低[7]。這可能是因為在弱酸性條件下單體鋁離子會水解生成大量的中聚體鋁形態(tài)，尤其Al13聚合體可成為優(yōu)勢鋁形態(tài)，它被認為是鋁鹽的最有效絮凝成分，從而提高了鋁鹽的凈水性能。為研究pH值的影響，使用0.1M硫酸溶液將原水水樣pH值分別調(diào)整至7.4±0.1和6.7±0.1與原始條件進行對比研究。

　　pH值對除氟效果的影響較大，尤其是當混凝劑是聚鋁時，弱酸性環(huán)境中，聚鋁對氟化物具有較好的去除效果，而在堿性條件下去除效果差，混凝劑投加量高。而硫酸鋁對氟化物的去除效果均比較明顯，pH降低也在一定程度上提高了硫酸鋁對氟的去除效果，這與袁西鑫等[7]人的含氟模擬原水的研究結論基本一致。

　　2.4生產(chǎn)試驗

　　由于該自來水廠一直采用聚鋁為混凝劑，故根據(jù)上述實驗結果，采用濃硫酸對原水pH值進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后原水pH值為6.8~7.1，同時調(diào)整水原定混凝劑投加量為35~40mg/L(有效成分)。原水在調(diào)節(jié)pH值后經(jīng)“折板混凝池-平流沉淀池-石英砂濾池”依次處理。通過調(diào)節(jié)原水pH值和增加聚鋁投加量作為短期的氟微量超標時的應急處理方法是可行的。

　　3、結論

　　(1)在原水原始條件下，硫酸鋁的除氟效果優(yōu)于聚鋁和聚鐵，通過調(diào)節(jié)原水pH值至中性或弱酸性后，聚鋁和硫酸鋁對原水中微量超標的氟的去除效果較好，其中硫酸鋁的去除效果優(yōu)于聚鋁;

　　(2)投加高嶺土、活性氧化鋁和氧化鈣等強化混凝對去除原水中微量超標的氟的效果不明顯;投加過量的氯化鈣對除氟有一定的效果，但過量投加會導致水中硬度隨之增加;

　　(3)通過調(diào)節(jié)原水pH值和增加聚鋁投加量作為短期的氟微量超標時的應急處理方法是可行的。

　　環(huán)境論文投稿刊物：《環(huán)境工程學報》辦刊宗旨為：“促進國內(nèi)外環(huán)境工程學領域高水平的學術交流，推動我國環(huán)境工程學科和環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。”本刊將為國內(nèi)外環(huán)境工程學領域搭建起一個高水平的信息交流平臺，并力爭成為該領域具有重要影響力和顯示度的學術期刊。

　　參考文獻：

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　　[2] 王樹青,胡承志,楊春風,等.電絮凝-超濾除氟工藝參數(shù)優(yōu)化研究[J].環(huán)境工程學報,2015,9(7):3093-3098.

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　　[4] 張寶軍,劉澤山,袁濤,等.羥基磷灰石(HAP)除氟工藝在河南沈丘縣的工程應用[J].中國給水排水,2016,32(12):79-81.

　　[5] 曹井國,顧平,朱高雄,等.混凝/微濾工藝處理含氟地下水的工程設計與運行[J].中國給水排水,2011,27(6):79-82.

　　[6] 張玲玲,李曉波,顧平.混凝—微濾工藝處理含氟地下水的試驗研究[J].中國給水排水,2007,23(17):50-54.

　　作者：楊家軒1耿晨晨2張翔3羅剛1