安徽省飲用水高氟水問題及控制對(duì)策

張瀏 馮景偉

摘要

針對(duì)安徽省飲用水高氟水問題現(xiàn)狀，分析了安徽省飲用水水源含氟量高的主要原因，如含氟化工廢水排放、含氟礦物埋藏豐富；從改水降氟、飲水除氟、廢水控氟、政策限氟幾個(gè)方面提出了相應(yīng)的控制對(duì)策。

關(guān)鍵詞 飲用水；高氟水；控制對(duì)策；安徽省

中圖分類號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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

氟是人體必需的微量元素，人體所需的氟主要來自飲用水。對(duì)氟的攝入量與人的健康息息相關(guān)，當(dāng)人體氟含量較低時(shí)，容易患齲齒；氟含量較多時(shí)又會(huì)導(dǎo)致氟中毒，臨床上常見氟斑牙和氟骨癥^[1]。世界各國(guó)對(duì)飲用水中氟化物含量的限值各不相同，其中，美國(guó)規(guī)定氟在飲水中的限值為4.0 mg/L，歐盟規(guī)定氟在飲用水中的限值為0.7～1.5 mg/L，我國(guó)規(guī)定氟在飲用水中的限值為1.0 mg/L^[2-4]。

1 安徽省飲用水高氟水問題

安徽是我國(guó)地方性氟中毒發(fā)病率較高的省份，其中，亳州、阜陽、宿州、淮南、淮北等地區(qū)發(fā)病率較高^[5]。地方性氟中毒在我國(guó)主要有3種類型：飲水型、燃煤污染型、飲茶型。飲水型地方性氟中毒主要是由于以高氟地下水為飲用水水源。燃煤污染型地方性氟中毒主要是源于使用含氟量較高的燃煤取暖、做飯或烘烤糧食、蔬菜等，導(dǎo)致室內(nèi)空氣中氟污染嚴(yán)重且長(zhǎng)期接觸室內(nèi)的糧食、蔬菜、飲用水等主要食物，最終通過飲食導(dǎo)致人體慢性氟中毒^[6]。飲茶型地方性氟中毒主要是長(zhǎng)期飲用磚茶或用磚茶泡成的奶茶或酥油茶，導(dǎo)致人體內(nèi)氟大量蓄積，引起慢性氟中毒。

人體攝取氟的來源主要有3個(gè)：飲水、食品、空氣，高氟暴露區(qū)（水含氟量約4.0 mg/L）的人群，水的攝氟量占總攝氟量的85.6%^[7]。安徽省是飲水型地方性氟中毒的高發(fā)區(qū)，而淺層地下水氟化物含量高是安徽省氟中毒高發(fā)的主因，因此，控制地方性氟中毒需要重點(diǎn)控制水源。為了控制地方性氟中毒，安徽省相關(guān)部門采取了一些降氟改水措施，然而根據(jù)唐慧文2010年對(duì)亳州市市轄3個(gè)縣（區(qū)）譙城區(qū)、渦陽縣、蒙城縣的地方性氟中毒調(diào)查結(jié)果，亳州市地方性氟中毒病情尚未完全控制，防控形勢(shì)仍很嚴(yán)峻^[8]。周曉鐵2010年的研究發(fā)現(xiàn)，在安徽省飲用水水源地中，地下水水源的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率為93.1%，水質(zhì)不達(dá)標(biāo)的地下水水源地主要污染物為氟化物，安徽省有6個(gè)地下水水源地氟化物超標(biāo)，占地下水水源地總數(shù)的24%^[9]。根據(jù)安徽省城市集中飲用水水源地水質(zhì)月報(bào)（2013年10月），亳州市和界首市地下水源地氟化物最高超標(biāo)0.80倍。

安徽省地下水飲用水水源中氟含量較高，一方面由于含氟化工廢水排放對(duì)地下水的污染，另一方面，由于含氟礦物埋藏豐富，導(dǎo)致部分地區(qū)地下水中氟離子濃度較高。氟化工已成為我國(guó)化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為迅速、最具技術(shù)前景與發(fā)展優(yōu)勢(shì)的行業(yè)之一，在國(guó)外更是被譽(yù)為“黃金產(chǎn)業(yè)”。氟是重要的化工原料，氟及氟化物幾乎成了各行各業(yè)生產(chǎn)添加劑、制冷劑的重要物質(zhì)，用途廣泛。然而，氟化工產(chǎn)生的大量含氟廢氣、廢水與廢渣對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。含氟廢氣通過降水進(jìn)入土壤并下滲污染地下水；含氟廢水下滲會(huì)直接污染地下水；含氟廢渣經(jīng)淋溶下滲后也會(huì)污染地下水^[10]。值得注意的是，即使工業(yè)企業(yè)排放的含氟廢水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8979-1996）中的最嚴(yán)格要求10 mg/L，該部分廢水的排放仍然將對(duì)地表水和地下水產(chǎn)生較大影響。 地下水中氟離子含量也與地質(zhì)和水文地質(zhì)條件有關(guān)，主要受控于含水層中含氟礦物的含量及地下水徑流條件。安徽省地下水氟含量較高地區(qū)主要分布在淮北平原以及淮河以南六安市、安慶市、黃山市、宣州市的少部分地區(qū)，其中阜陽市、亳州市、宿州市、淮北市、蚌埠市、淮南市的部分地區(qū)地下水中氟含量較高，地方性氟中毒較為嚴(yán)重^[5]。安徽省淮北平原地區(qū)地下水埋藏淺，徑流緩慢，蒸發(fā)量大，地下水氟含量較高，地帶性氟病較為普遍；淮北平原淺層高氟水主要分布于北部黃泛平原和南部渦河、穎河等河流的河間地區(qū)^[11]。

郜紅建等分析了安徽省不同地區(qū)飲用水中氟化物含量，發(fā)現(xiàn)安徽省13.26%的飲用水中氟化物含量超過我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中要求的限值，超標(biāo)主要集中在淮北平原的亳州、阜陽和宿州，超標(biāo)率為34.35%^[12]；該數(shù)據(jù)表明，安徽省部分地區(qū)的自來水廠除氟技術(shù)還有待提高。

2 安徽省飲用水高氟水問題控制對(duì)策

2.1 改水降氟

安徽省高氟水大部分是淺層地下水，高氟深層地下水的分布范圍較小，可以通過改淺層地下水為深層地下水解決高氟水問題，但是在深層地下水水源開發(fā)過程中需采取“先探后采”的措施，先探明深層地下水的蓄存方式和水力聯(lián)系，防止開發(fā)過程中污染水源。同時(shí)，深層地下水水井成井過程中應(yīng)采取先進(jìn)有效的成井工藝，防止不同水層間地下水交叉污染，取水管宜采用不易產(chǎn)生二次污染的PPR管材。此外，對(duì)于某些淺層地下水和深層地下水含氟均較高的地區(qū)，可以采用管道或者溝渠引江、河、湖泊等含氟量較低的地面水作為飲用水水源；某些地下水和地表水資源匱乏的地區(qū)可以將雨水和雪水收集處理后作為飲用水水源。

2.2 飲水除氟

對(duì)于無改水降氟條件的地區(qū)，飲用水水源中氟含量較高時(shí)，應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)特征選擇合適的飲用水除氟技術(shù)，以降低所供飲用水中的氟含量。

2.2.1

化學(xué)沉淀除氟法。常用氧化鈣或者氯化鈣作為除氟沉淀劑，水中的F-與沉淀劑中的Ca²⁺在水中生成CaF₂沉淀，但是在實(shí)際操作過程中需要控制氧化鈣和氯化鈣投加量，防止引入過量Ca²⁺，造成飲用水硬度增大。

2.2.2

混凝沉淀除氟法。常用氯化鋁或者硫酸鋁為除氟混凝劑，這些混凝劑在水中可生成Al（OH）₃絮狀體，與水中F-產(chǎn)生共沉淀，F(xiàn)-還可與Al³⁺發(fā)生配位反應(yīng)，也可降低水中氟含量^[13]。為了降低投加的混凝劑中Al³⁺對(duì)人體健康的影響，常常在混凝沉淀工藝后再進(jìn)行過濾，去除未沉淀的細(xì)小Al（OH）₃絮狀體。

2.2.3

吸附除氟法。常用的除氟吸附劑有沸石、活性氧化鋁、活性氧化鎂、骨炭、竹炭、活性炭等。吸附劑的粒徑對(duì)單位體積吸附劑的氟吸附量有較大影響，吸附劑顆粒越小，單位體積的比表面積越大，對(duì)水中氟的吸附去除效果越明顯。然而，實(shí)際工程應(yīng)用中多采用動(dòng)態(tài)吸附裝置移動(dòng)床，吸附劑粒徑較小會(huì)增大吸附劑床層的水頭損失，同時(shí)也易堵塞吸附劑床層，因此，采用吸附方法去除水中氟需嚴(yán)格控制吸附劑的粒徑。也有學(xué)者通過對(duì)吸附劑的改性和活化，提高吸附劑對(duì)氟的去除效率^[14-15]。

2.2.4

電絮凝除氟法。電絮凝除氟常用鋁電極作為犧牲陽極，鋁電極在電流作用下溶解生成Al³⁺，Al³⁺水解生成Al（OH）₃絮狀體，水中的F-與生成的Al（OH）₃絮狀體產(chǎn)生共沉淀，與Al³⁺發(fā)生配位反應(yīng)，同時(shí)，電絮凝過程中產(chǎn)生的微小氣泡還起到氣浮的作用，在這幾種作用的協(xié)同下將水中氟去除^[16]。為了防止水中過量的Al³⁺對(duì)人體健康的影響，常在電絮凝工藝后增加過濾工藝，以去除細(xì)小的Al（OH）₃絮狀體。

2.2.5

膜技術(shù)除氟法。采用超濾膜或者反滲透膜過濾去除水中的氟，膜分離技術(shù)使飲用水處理效率得到極大提高，但是膜技術(shù)應(yīng)用過程中帶來了新的問題——膜污染。采用膜技術(shù)除氟過程中，水中存在的天然有機(jī)物、懸浮物和無機(jī)離子等將對(duì)膜產(chǎn)生影響造成膜污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)水的水量和水質(zhì)。為了減緩膜污染，常采用膜技術(shù)與其他技術(shù)組合除氟，如吸附-膜技術(shù)、混凝沉淀-膜技術(shù)、高級(jí)氧化-膜技術(shù)、電絮凝-膜技術(shù)等工藝。

2.3 廢水控氟

安徽省氟化工企業(yè)產(chǎn)生的高濃度含氟廢水，尤其是含無機(jī)氟廢水，對(duì)當(dāng)?shù)氐娘嬘盟h(huán)境產(chǎn)生較大影響。氟化工企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)，開展清潔生產(chǎn)，避免使用或者采用無氟替代原料，采用污染物產(chǎn)生量少或者無污染產(chǎn)生的生產(chǎn)工藝，降低廢水中氟濃度，從源頭控制含氟廢水的產(chǎn)生量和廢水中氟的濃度。同時(shí)，對(duì)于氟化工企業(yè)排放的含氟污水應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家的相應(yīng)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理，有條件的地區(qū)需進(jìn)行含氟廢水的深度處理，在含氟廢水排入環(huán)境水體前進(jìn)行氟的有效控制。

2.4 政策限氟

針對(duì)安徽省部分地區(qū)地下水中氟含量較高的現(xiàn)狀，政府相應(yīng)職能部門應(yīng)嚴(yán)格氟化工行業(yè)準(zhǔn)入條件，尤其是環(huán)境保護(hù)方面要做出嚴(yán)格的準(zhǔn)入要求，取締不符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策以及污染嚴(yán)重的小企業(yè)，加快對(duì)現(xiàn)有工業(yè)污染源治理工作。

3 結(jié)語

隨著國(guó)家對(duì)飲用水水質(zhì)要求的不斷提高，安徽省針對(duì)地下水高氟水地區(qū)的飲用水氟超標(biāo)問題開展了大量的防控工作，并取得了初步成效。通過改水降氟、飲水除氟、廢水控氟、政策限氟措施，同時(shí)研發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的飲用水除氟技術(shù)，安徽省地下水高氟水問題將得到有效控制，居民飲用水質(zhì)量也將進(jìn)一步提高。

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