趙印英 孟國(guó)霞 楊麗霞

（山西省水利水電科學(xué)研究院，太原 030002）

水是生命之源，良好的飲用水是人類健康生存必需的基本條件之一，獲得清潔的飲用水是人健康生活的保障。農(nóng)村飲水安全是反映農(nóng)村社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活質(zhì)量的重要標(biāo)志。氟是人體所必需的微量元素之一，飲用水適宜的氟化物濃度為1mg/L以下，如果水中氟化物含量超過(guò)1mg/L，就會(huì)對(duì)飲用者身體造成不同程度的危害，能夠使人患有不同程度“斑狀齒”等病，如果長(zhǎng)期飲用高氟水就會(huì)造成氟中毒。我國(guó)是世界上飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，多年來(lái)飲用高氟水所帶來(lái)的疾病嚴(yán)重困擾著人們。

1 山西高氟水成因

山西省由于盆地結(jié)構(gòu)比較特殊，水由高向低流動(dòng)的過(guò)程中，大量的離子被帶到盆地底部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間積淀形成了高氟水。尤其是大同、忻州、太原、臨汾、運(yùn)城、上黨等盆地處于封閉和半封閉地域，流經(jīng)當(dāng)?shù)氐暮恿魉鳒?，加上干旱少雨的氣候原因，使淺水中各種離子富集，造成水中氟化物含量嚴(yán)重超標(biāo)，中心地區(qū)氟化物含量高達(dá)11.9mg/L。加之工業(yè)上，含氟礦石開采、金屬冶煉、鋁加工、焦炭、玻璃、電子、電鍍、化肥、農(nóng)藥等行業(yè)排放的廢水中常含有高濃度的氟化物，大多數(shù)生產(chǎn)廠尚無(wú)完善的處理設(shè)施，所排放的廢水中氟含量指標(biāo)尚未達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重污染著人類賴以生存的環(huán)境，造成水中氟化物的升高和環(huán)境污染。據(jù)2005年普查，我省飲水性氟中毒分布在全省66個(gè)縣（市）區(qū)，占全省一半以上的農(nóng)業(yè)縣，主要分布在大同、忻州、太原、臨汾、運(yùn)城、上黨等六大盆地及沿黃縣市，346.76萬(wàn)農(nóng)民喝著含氟超標(biāo)的水，不同程度地受到高氟水的危害，部分地區(qū)水中氟含量比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高出幾倍甚至幾十倍。2007年省衛(wèi)生廳對(duì)我省15個(gè)縣969個(gè)村的高氟水進(jìn)行了篩查，篩查水樣4 845份，結(jié)果超過(guò)國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的有472個(gè)村，占48.71%，最高平均水氟含量達(dá)到了8.96mg/L（“生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定飲用水氟化物含量不得大于1.0mg/L），嚴(yán)重超過(guò)了國(guó)家規(guī)定的飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

2 高氟水對(duì)當(dāng)?shù)厝梭w危害

氟對(duì)人體的損害具有慢性且長(zhǎng)期的特點(diǎn)，受害較輕者會(huì)出現(xiàn)牙齒發(fā)黃、斷裂，俗稱氟斑牙，也就是常說(shuō)的黃牙??；重者會(huì)引起氟骨癥，表現(xiàn)為駝背、行動(dòng)不便，甚至導(dǎo)致智力出現(xiàn)問(wèn)題，發(fā)生功能障礙，乃至癱瘓，喪失勞動(dòng)能力，生活不能自理。在飲用水高氟地區(qū)，如晉中市平遙縣云家莊村，當(dāng)?shù)仫嬘盟窟_(dá)3.11mg/L，由于長(zhǎng)期飲用這樣的高氟水，80%以上的村民患有氟中毒，年輕人多表現(xiàn)為氟斑牙，中年以上的人嚴(yán)重的除身體變形、關(guān)節(jié)疼痛外，兩腿不能站直，有的甚至不能走路；還有臨汾市襄汾縣趙康鎮(zhèn)，村民長(zhǎng)期飲用高氟水也出現(xiàn)了同樣的癥狀。高氟水不僅嚴(yán)重危害著當(dāng)?shù)厝嗣竦纳眢w健康，也限制著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。在這些高氟地區(qū)，盡管水中氟的含量比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)高出幾倍甚至十倍以上。由于肉眼無(wú)法識(shí)別，再加上高氟水引發(fā)的關(guān)節(jié)變形多在三四十歲以后才有明顯表現(xiàn)，所以這一嚴(yán)重的地方病長(zhǎng)期以來(lái)并沒有引起當(dāng)?shù)匕傩崭叨茸⒁狻?/p>

3 高氟水處理的必要性

在水資源等各種資源日益匱乏的今天，在地球自然生態(tài)環(huán)境日益惡化的今天，污水資源化、氟水處理利用，合理開發(fā)現(xiàn)有水資源已成為國(guó)家乃至世界發(fā)展的重要任務(wù)。隨著我省因飲用水含氟過(guò)高而致病的人數(shù)不斷增加、病情加重和人民生活水平和生活質(zhì)量的不斷提高，人民群眾對(duì)飲水安全需求和環(huán)境改善的要求越來(lái)越迫切，水利發(fā)展面臨著保障城鄉(xiāng)居民生活飲用水安全，提供與小康生活水平相適應(yīng)的、滿足水量、水質(zhì)要求的生活用水的重大責(zé)任。面對(duì)我省部分水質(zhì)受到污染、水中含氟超標(biāo)的情況，如不及時(shí)處理勢(shì)必會(huì)影響到其作為飲用水源的農(nóng)村群眾的身體健康。因此改水降氟工作刻不容緩，改善和提高農(nóng)村生活用水標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)十分艱巨。

4 高氟水處理面臨挑戰(zhàn)

水中的含氟量控制一直是國(guó)內(nèi)外環(huán)保及衛(wèi)生領(lǐng)域的重要研究課題。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)含氟水的處理進(jìn)行了大量的研究，除氟工藝及相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究也取得了一些進(jìn)展。目前高氟水的處理方法有多種，國(guó)內(nèi)常用的方法大致分為兩類：沉淀法和吸附過(guò)濾法，是利用氟與其他試劑形成沉淀去除和利用吸附劑將氟吸附。除這兩種方法以外，還有冷凍法、活性炭除氟法、超濾除氟法、電滲析除氟法，離子交換法、反滲透法、鋁鹽沉淀、電凝聚法等。這些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，電滲析除氟法、電凝聚法等效果不錯(cuò)，但費(fèi)用高、技術(shù)高、需要投入大量資金，同時(shí)需要持續(xù)的電力保障；離子交換法運(yùn)行費(fèi)用太高，且對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格；傳統(tǒng)吸附劑法利用吸附劑可以將氟濃度為10mg/L的廢水處理到1mg/L以下，達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，采用動(dòng)態(tài)吸附方式進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，除氟效果穩(wěn)定，但存在氟吸附量小，投資量大、處理水量小的缺點(diǎn)，只適用于處理水量較小的場(chǎng)合；化學(xué)沉淀法和混凝沉淀法除氟率低，并且會(huì)帶來(lái)二次污染。反滲透法能夠有效的除去溶液的氟離子，但受水中含鹽量的影響，含鹽量過(guò)大的地下水采用反滲透法除氟去除率不高，當(dāng)含鹽量超過(guò)5g/L時(shí)，除氟率明顯降低。

由于這些方法各有其缺點(diǎn)，至今很少大面積推廣于除氟工藝，主要是因?yàn)樽鳛轱嬘盟幚泶嬖诔杀靖?、除氟率低；作為氟化工業(yè)產(chǎn)生的高氟廢水的處理存在基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、處理效果不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。如何解決高氟水處理成本高和推廣難的問(wèn)題，尋求高效、廉價(jià)的除氟工藝和除氟機(jī)理一直是國(guó)內(nèi)外有關(guān)部門和學(xué)者長(zhǎng)期研究的重要課題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，對(duì)飲水質(zhì)量勢(shì)必提出更高的要求，加之水源水質(zhì)日益惡化，我國(guó)農(nóng)村迫切需要處理效果好、投資小、操作管理簡(jiǎn)單、再生容易、運(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境影響小的飲用水除氟設(shè)備，因此飲用水處理技術(shù)面臨更大的挑戰(zhàn)和革新。

5 高氟水處理措施

5.1 改水源工程措施

人類健康問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，已成為當(dāng)代政府密切關(guān)注的問(wèn)題，針對(duì)我省含氟高、農(nóng)村飲水不安全問(wèn)題，本著因地制宜、分類指導(dǎo)、科學(xué)規(guī)劃的原則，合理選擇工程規(guī)模和形式，開展改水降氟工程，提出了在人口多、村莊集中、地形條件較好地區(qū)，選擇優(yōu)質(zhì)水源，采用遠(yuǎn)距離調(diào)水或開采深層地下水，建設(shè)集中聯(lián)片供水工程解決。主要通過(guò)四種途徑：第一對(duì)于人口居住集中、經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)進(jìn)行異地取水、遠(yuǎn)距離調(diào)水，并通過(guò)集中供水工程，用達(dá)標(biāo)水源替代高氟水源；第二對(duì)于人口相對(duì)分散、地下水源較豐富，深層水水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)的地方，可以就地取深井水；第三對(duì)于人口相對(duì)分散的山丘區(qū)，利用小泉小水，建設(shè)供水工程；第四在人口居住分散、水源貧乏的山莊窩鋪，利用旱井加集雨場(chǎng)形式建設(shè)單戶供水工程，使每人每天可獲得20L以上的合格水。通過(guò)以上四種途徑更換水源使其達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)部分改水降氟工程調(diào)研，在調(diào)查的10縣348個(gè)村290個(gè)降氟改水源工程中，73.5%正常運(yùn)行，總體較好，工程出廠水氟含量達(dá)到國(guó)家規(guī)定的飲水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。改水源降氟工程一次投資到位，能從根本上解決農(nóng)村飲用水的水質(zhì)問(wèn)題，群眾十分滿意。

5.2 水質(zhì)處理措施

對(duì)于人口少、地形高低不平、村莊不集中的邊遠(yuǎn)地區(qū)，地下水條件較差，又不能更改水源，若通過(guò)集中供水工程解決，鋪設(shè)管路任務(wù)艱巨，投資太大，只能通過(guò)水質(zhì)處理措施，使現(xiàn)有水源經(jīng)凈化處理后達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這些地區(qū)我省主要采用反滲透水質(zhì)處理設(shè)備、活性氧化鋁除氟設(shè)備和智能型飲用水除氟裝置。通過(guò)對(duì)我省應(yīng)用水處理設(shè)備調(diào)研，能正常運(yùn)行的占81%，總體運(yùn)行較好。筆者對(duì)智能型飲用水除氟裝置在平遙的應(yīng)用進(jìn)行了研究，并對(duì)該除氟裝置除氟效果進(jìn)行了分析。該設(shè)備利用Bio-F除氟濾料吸附氟離子達(dá)到除氟目的，能耗小，廢水產(chǎn)量小，再生廢液僅含鹽類，無(wú)有害元素，處理簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成污染，高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保清潔。我們?cè)谏轿魇∑竭b縣云家莊村應(yīng)用智能型飲用水除氟裝置，該裝置于2009年4月24日安裝，安裝后第一次水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果，水中氟化物含量由原來(lái)的3.11mg/L降為1.51mg/L，后經(jīng)調(diào)試氟化物降到了0.35mg/L，之后對(duì)處理后水質(zhì)監(jiān)測(cè)，都達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)半年多的使用，除氟性能穩(wěn)定，無(wú)污染，處理后的水量達(dá)到國(guó)家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，群眾比較滿意。

對(duì)高氟水進(jìn)行降氟處理是解決水資源貧乏的高氟水地區(qū)持續(xù)保障飲水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的唯一途徑。但水質(zhì)處理設(shè)備存在以下不便：第一運(yùn)行費(fèi)用高，由于我省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，農(nóng)民購(gòu)買力低，水處理設(shè)備運(yùn)行成本較高，造成供水水價(jià)偏高，收益群眾難以接受；第二操作維護(hù)比較吃力，水處理設(shè)備技術(shù)含量高，要有一定文化素質(zhì)的人員來(lái)維護(hù)操作，農(nóng)民受教育程度不高，對(duì)于操作維護(hù)難度高的復(fù)雜設(shè)備，只能“望機(jī)興嘆”，影響了工程正常發(fā)揮；第三維修不方便，水處理設(shè)備廠家來(lái)自全國(guó)各地知名企業(yè)，技術(shù)力量教強(qiáng)，但售后服務(wù)稍顯薄弱，在出現(xiàn)故障維修時(shí)，仍需要一定的時(shí)間和過(guò)程，維修期間不得不飲用未處理的原水。

6 結(jié)語(yǔ)

由于我省各地自然地理、經(jīng)濟(jì)條件不同，不同含氟水的水質(zhì)水量存在較大差別，因此處理方法也各不相同，各地在做含氟水質(zhì)處理時(shí)，一定要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，選擇經(jīng)濟(jì)合理的除氟工藝和方法，不但可以明顯地降低供水成本，而且使改水降氟的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。高氟水地區(qū)當(dāng)?shù)卣八姓鞴懿块T，要合理利用現(xiàn)有水資源，重視生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)自然與社會(huì)的和諧發(fā)展，同時(shí)對(duì)高氟水地區(qū)的居民應(yīng)加強(qiáng)宣傳，提高他們節(jié)約水、保護(hù)水和珍惜水的意識(shí)。這對(duì)保障高氟水地區(qū)居民的身體健康、提高生活質(zhì)量以及對(duì)農(nóng)村飲水安全和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)具有深遠(yuǎn)的意義。