13. Фторирование и обесфторивание воды.

фтор - биологически активный элемент, необходимый человеку. Поэтому нормативы на него в новом СанПиН установлены и сверху и снизу- 0,7-1,5 мг/л. Необходимость фторирования по действующим сейчас правилам устанавливается органами Минздрава (СЭС). Этими же организациями в зависимости от местных условий устанавливается и конкретные значения концентрации внутри нормативного диапазона.

1. Технологии фторирования.

Для фторирования используют следующие реагенты:

1. фтористый натрий -NaF,

2. кремнефтористый натрий -Na₂SiF₆,

3. кремнефтористый аммоний – (NH₄) ₂SiF₆,

4. кремнефтористоводородную кислоту.

Наиболее распространенным является использование кремнефтористого натрия, хотя сейчас появились и другие реагенты.

Ввод фторсодержащих реагентов производится перед фильтровальными сооружениями, либо после них перед обеззараживанием воды. дозы реагентов определяются в зависимости от места ввода, содержания фтора в исходной воде и необходимого его содержания в питьевой воде, а также вида применяемого реагента:

D =10⁴(ma -F) / KC, г/м³,

где m- коэффициент, определяемый местом ввода реагента – при вводе перед фильтрами m= 1,1, а после фильтров- m=1,0;

a- необходимое содержание фтора в питьевой воде, мг/л;

F- содержание фтора в исходной воде, мг/л;

K – содержание фтора в чистом реагенте, принимаемое в зависимости от его вида в пределах 45- 79%;

C – содержание чистого реагента в товарном продукте, %.

Одна из технологических схем приготовления растворов реагентов с использованием расходного бака приведена ниже.

Поскольку фторсодержащие реагенты токсичны, их подача производится под вакуумом, создаваемым отсасыванием воздуха из бункера с помощью вентилятора. Порядок приготовления раствора следующий: вначале из вакуум–бункера подают определенную порцию реагента в расходный бак, затем в него заливают количество воды, необходимое для получения раствора заданной концентрации (от 0,25 до 7% в зависимости от вида реагента и температуры воды). затем включается воздуходувка примерно на 30 мин, интенсивность барботажа- 8-10 л/с на 1 м². После этого раствор отстаивается в течение 2 часов. Вместо подачи воздуха для интенсификации растворения иногда применяют механическое перемешивание. Кроме описанной применяются также схемы приготовления раствора реагентов с помощью сатураторов.

При фторировании воды предусматривают меры против коррозии баков, труб и оборудования. должны быть предусмотрены средства по защите от токсичной пыли: помещение фтораторной изолируют от других помещений, места возможного выделения пыли, оборудуют местными отсосами, кроме того, должны быть средства индивидуальной и общей защиты персонала.

2. Обесфторивание воды.

Высокие содержания фтора бывают в воде из подземных источников, но, хотя и реже, встречаются в поверхностных водах. Методы обесфторивания делят на две группы - реагентные и безреагентные. Некоторые из этих методов описаны ниже.

Технология	Содержание фтора в исходной воде, мг/л.
Реагентные методы
1. сорбция на хлопьях гидроксида магния, фильтрование, стабилизация	До 40
2. сорбция на хлопьях гидроксида алюминия, фильтрование, стабилизация	До 20
3. сорбция на хлопьях гидроксида трикальцийфосфата (гидроксилапатита, суперфосфата), фильтрование, стабилизация	До 8
4. фильтрование через активированный зернистый оксид алюминия	До 6
5.Ионный обмен (при одновременном опреснении)	До 10
6. известкование (с добавкой СаСl или ПАА), тонкослойное отстаивание, фильтрование, стабилизация	До 6
7.Контактно- сорбционный	До 5
Безреагентные методы
1. электрокоагуляция, фильтрование	До 10
2. электрокоагуляция, флотация, фильтрование	До 20
3. сорбция на гранулированных активных углях	До5
4. обратный осмос (с одновременным опреснением)	До 10
5. Электродиализ (с одновременным опреснением)	До 5

Выбор метода обесфторивания зависит не только от концентрации фтора, но и от солевого состава воды - рН, щелочности, содержания сероводорода и сульфатов. Схемы по некоторым технологиям приводятся ниже. Основные сооружения в реагентных методах обесфторивания - это смесители, осветлители со взвешенным осадком особой конструкции (с поддонным осадкоуплотнителем) и скорые фильтры. Фтор в осветлителе сорбируется на хлопьях гидроокиси кальция и магния, окончательная очистка происходит в фильтре.

Фтор может сорбироваться на хлопьях гидроокиси алюминия, эффективность этого процесса зависит от рН - чем он меньше, тем выше эффект. Поэтому при использовании гидроксида алюминия воду подщелачивают. основные сооружения в этом методе такие же, как в предыдущем.

Обесфторивание на зернах активированного оксида алюминия происходит в скорых напорных или открытых фильтрах. Регенерируется сорбент (оксид алюминия) раствором едкого натра или, еще лучше, сульфата алюминия. эта технология считается наиболее экономичной.

И нтересен контактно-сорбционный метод, реализуемый в контактных осветлителях типа КО-3. В начальный период (1,5-2 ч) в загрузку подают повышенную дозу коагулянта –100-150 мг/л по Al₂O₃. В этот период (зарядка) фильтрат отводят в специальную емкость и используют в дальнейшем для промывки контактного осветлителя. После зарядки дозу коагулянта снижают до 20-25 мг/л.

Из безреагентных методов наибольший интерес представляет электрокоагулирование, так как здесь не используются химические реагенты, с которыми в воду вводится значительное количество солей, а электролитически полученный гидроксид алюминия обладает высокой активностью. В качестве растворимых анодов применяют алюминий или дюралюминий, электролиз ведут постоянным или переменным током. Наилучшая сорбция фтора происходит в слабокислой среде (рн=6,4-6,6), поэтому в состав реагентного хозяйства включают и кислотное хозяйство.

Обесфторивание ионным обменом целесообразно при необходимости одновременного опреснения воды. это же касается и использования обратного осмоса и электродиализа.