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第七章特殊水的处理方法地下水的除铁地下水的除锰水的除氟水的软化7.1地下水除铁、除锰一、含铁、含锰地下水高铁、锰水的影响1味，色，铁细菌阻塞管道铁锰含量与标准2含铁形态3•地表水：不溶性的Fe(OH)3、MnO2。•地下水、湖泊和水库深层水：溶解的Fe2+和Mn2+我国含铁量（mg/L）含锰量（mg/L）地下水5~100.5~2.0生活饮用水卫生标准≯0.3≯0.1注：含铁不含氧，含氧不含铁。二、地下水除铁的方法2.去除方法自然氧化法接触氧化法空气氧化法Cl2氧化法KMnO4氧化法ClO2氧化O3氧化药剂氧化法1.去除对象溶解状态铁：二价铁及其水合离子，二价或三价铁的络合物（一）自然氧化法除铁1.原理氧化→分离（沉淀、过滤）2.除铁过程4Fe2++O2+2H2O=4Fe3++4OH-（氧化）Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+（水解）以上两式相加：4Fe2++O2+10H2O=4Fe(OH)3↓+8H+（1）需氧量实际需氧量2214.0FeaOa—过剩溶氧系数（一般3-5），实际与理论需氧量之比（2）氧化速率2222OHOFekdtFedk—反应速度常数，其值与温度有关。（3）影响因素•温度：温度↑15℃，反应速度↑10倍。•氧分压：曝气•pH:pH↑1，OH-]10倍，氧化速度↑100倍。散除CO2，反应同时在生成H+（二）接触氧化法除铁1.流程2.原理氧化环境不同铁质活性滤膜的催化作用成熟期•刚开始使用：出水不达标•一个月左右：铁质氧化物，成熟。自催化过程当水中有溶解氧时，被吸附的二价铁离子在活性滤膜的催化下迅速氧化并水解，从而使催化剂得到再生。曝气接触氧化过滤O23.地下水的曝气与曝气装置（1）曝气的作用向水中充O2和散除少量的CO2，以提高pH值。水为连续介质气泡式，将空气以气泡形式分散于水中。空气为连续介质：喷淋式，将水以水滴或水膜的形式分散于空气中跌水曝气（2）曝气装置的分类•射流曝气•曝气塔•莲蓬头曝气•表面曝气4.地下水除铁滤池（1）滤料：石英砂0.5~1.2mm、锰砂0.6~2.0mm（2）滤层厚：重力式滤池700~1000mm，压力式1000~1500mm（3）滤速：5~10m/h（4）成熟期：石英砂数周到月以上三、地下水除锰1.锰的存在形态及性质二价锰(Mn2+)和(Mn4+)四价锰,Mn4+在天然水中溶解度甚低，不足为害，所以溶解状态的主要是Mn2+。锰和铁共存水中不含氧O2，是地下水中铁、锰存在的必要条件。提高pH，有利于铁(Fe2+)、锰(Mn2+)的氧化。地下水除锰比除铁困难铁的氧化还原电位低于锰更容易被氧气氧化；相同的pH时二价铁比二价锰的氧化速率快，以致影响二价锰的氧化。2Mn2++O2+2H2O=2MnO2+4H+2.工艺流程•除锰一般要将水的pH7.5左右，曝气散除水中CO2，提高pH。•在地下水中含锰、铁的情况下，一般要先除Fe2+，后除Mn2+（首先吸附Fe2+，然后吸附Mn2+）（1）单级过滤原水含铁量低于6.0mg/L、含锰量低于1.5mg/L时，可采用O2CO2消毒•含Fe2+、Mn2+地下水出水曝气过滤•特点：系统简单，费用低、Fe2+、Mn2+含量低时，优先采用。O2O2消毒含Fe2+、Mn2+出水地下水曝气除Fe2+滤池充分曝气除Mn2+滤池（2）两级过滤当Fe2+、Mn2+含量高于以上数值时：•特点：可靠、但系统复杂、费用较高。当Fe2+、Mn2+较高，或含Mn2+一般而含Fe2+量很高时，宜采用二级过滤处理流程。3.催化氧化•黑色或暗褐色的“锰质活性滤膜”。•自动催化过程。•铁细菌的生物氧化4.除铁除锰滤池（1）滤料：石英砂、锰砂（2）滤层厚：同除铁滤池（3）滤速：5~8m/h（4）单级滤池两级滤池双层滤池除铁除锰双层滤池7.2水的除氟无氟更安全防蛀：单氟磷酸钠氟与人体健康•人体必须的微量元素，安全阕值很窄，在骨骼和牙齿的形成上起重要作用。饮用水中含氟量过高或过低均可影响人体健康。•长期饮用含氟量低于0.5mg/L的水，氟在牙釉质内的沉积物减少，龋齿的发病率明显升高；•长期饮用含氟量高于1.5mg/L的高氟水，首先出现牙齿失去光泽的症状，有斑块或褐色斑点。牙齿易被磨损、折裂或折断，斑釉齿发病率高。•重症的氟中毒者，可出现氟骨症，感觉腰背、股跨发紧，进而疼痛，脊柱和四肢功能有不同程度的降低，严重时关节僵硬，肢体出现畸形，肌肉痉挛、瘫痪，生活完全失去自理能力。GB5749-2006生活饮用水卫生标准中规定氟化物（mg/L）限值为1.0农村小型集中式供水和分散式供水部分水质氟化物（mg/L）限值为1.2高氟水的分布世界上分布广泛，印度、苏联、美洲、日本均有高氟病区分布。我国遍布27个省、市、自治区，西北、华北地区分布甚广，全国约有7700万人饮用地下水含氟量超过1.0mg/L，其中近500万人的饮水中含氟量超过5.0mg/L。我国高氟水主要分布在以下四个区域：•从黑龙江省的三肇（肇州、肇东、肇源）地区，经吉林的白城、辽宁的赤峰、河北阳原、山西大同、山阳到陕西的三边、宁夏的盐池、灵武以及甘肃和新疆的一些地区，大致自东向西，在沙漠外围呈一条宽带状分布。•北方沿海高氟地区，如渤海湾附近、山东沿海、昌潍地区。•南方鄂西北、黔西至云南东北部，呈东北西南方向分布。•一些零星局部高氟区。如陕西的关中地区、四川南部泸州地区、云南的元谋，以及浙江、福建、广东的某些地区。均有轻重不等的地方性氟病。•中国饮用水国标中对于氟化物含量不能超过1.0mg/L的规定是否合理？？？•美国在2011年修订的饮用水国标中明确规定，饮用水中必须含有氟，且含量必须保持在0.5mg/L-1.5mg/L之间，才能保证健康安全。•美国经过50年的研究：水中的氟含量低于0.5mg/L，儿童长期饮用就容易得龋齿；氟含量超过1.5mg/L就容易引发氟板牙，如果长期喝可能导致氟骨症，严重的会造成骨头畸形。•中国很多地方饮用水中氟化物的含量低于0.5mg/L，这对儿童的正常发育有影响。•2014年11月-2015年1月，中华社会救助基金会中国水安全公益基金历时3个月，对全国29个大中城市的饮用水水质进行了相对严谨、独立、专业的取样检测。•本次检测的81个有效水样中，77个水样、26个城市的氟化物含量符合国标要求，占到水样总数的95%。有4个水样的氟化物含量超标，分别来自长春和银川。•81个有效水样中，氟化物含量低于0.5的有58个，占总数的72%，包括上海、广州、深圳、沈阳、大连、宁波、郑州等多个城市。其中，广州、衡阳、哈尔滨、昆明4个城市的6个水样氟化物含量甚至为0，即未检出。澳大利亚加氟自来水引发争议2016-09-2013:50据外媒报道，澳大利亚一项研究证实，自来水加氟有助儿童牙齿健康，这种做法得到政府部门认可。然而反对自来水加氟团体（FluorideFreeWA）则计划向政府请愿，停止这种做法。西澳卫生厅厅长戴伊（JohnDay）说，自该政策于50年前开始实施以来，超过92%的西澳人喝到了加氟自来水。据报道，反对团体周三向西澳议会递交了一份附有8000个签名的请愿书。英国自来水应否加氟引发激烈争议英国卫生大臣艾伦.约翰逊（AlanJohnson）主张英国更多地区在自来水里添加氟化物，以促进口腔健康，减少蛀牙问题。这一来再度触发了一场已持续多年的辩论。赞同者说，水里加氟能大幅度降低居民，尤其是儿童当中的蛀牙率。约翰逊本人以1960年代起就在水里加氟的伯明翰为例，说那里五岁儿童现在的口腔健康状况比自来水里没有加氟的曼彻斯特好出50%。反对者的担忧：反对者提出，加氟对人体的长远影响现在不能确定，而有各种证据显示可能存在相当危险。英国《生态学家》杂志主编扎克.戈德史密斯说，早在1984年，生产高露洁牙膏的宝洁公司就承认，他们的一管牙膏内所含氟化物“至少在理论上足以毒死一个幼童”。戈德史密斯在本周二《独立报》发表的文章还说，有研究显示，婴儿猝死，老年痴呆，以及湿癣等都可能与氟化物有关联。他也引述国家肿瘤研究院的医生说，氟化物与癌症存在关联。根据戈德史密斯的说法，氟也会分解人体内的胶原，这是皮肤、肌肉、韧带和骨头的组成部分，因此有人怀疑它同关节炎发病率的上升相关。1、《中国居民口腔健康指南》提出，氟化物的推广应用适合于在低氟地区、适氟地区以及在龋病高发地区的高危人群中进行。但高氟地区人群是不适合使用含氟牙膏的。2、含氟牙膏、泡沫牙膏、药物牙膏均不适合儿童使用。首先，6岁以下儿童不宜使用含氟牙膏。局部使用氟化物可以预防龋齿，但儿童使用含氟牙膏刷牙，一旦吞食，每日氟的总摄入量将超过正常需要，对儿童的发育和健康会有一定的影响主要的除氟方法我国饮用水除氟方法中，应用最多的是吸附过滤法，是利用吸附剂的吸附和离子交换作用，除氟的比较经济的方法：•滤料的吸附剂是活性氧化铝•其次是骨炭，是由骨兽燃烧法去除掉有机质的产品，主要是羟基磷酸钙。•其它还有混凝、电渗析等方法，但应用较少。链接：本人论文：沸石_骨炭_活性氧化铝除氟效果研究活性氧化铝【中文名称】活性氧化铝；活性矾土【英文名称】Reactivealumina;activatedaluminumoxide【制备或来源】活性氧化铝是指经过充分细磨、以原晶尺寸大小1μm的α-Al2O3为基本组成（20%-90%）的煅烧氧化铝。分子式(Formula)：Al2O3分子量(MolecularWeight)：101.961.活性氧化铝法活性氧化铝是两性物质，当水的pH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时可去除阳离子。加酸或加CO2调节原水的pH值到5.5~6.5之间，并采用小颗粒活性氧化铝，使提高除氟效果和降低制水成本的途径。•活性氧化铝的活化（用硫酸铝溶液）(Al2O3)n·2H2O+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2OH-•除氟反应(Al2O3)n·H2SO4+2F-→(Al2O3)n·2HF+SO42-•活性氧化铝的再生（硫酸铝溶液）(Al2O3)n·2HF+SO42-→(Al2O3)n·H2SO4+2F-•吸附容量一般为：1.2~4.5mgF/gAl2O3•控制pH5.5~6.5之间•采用小粒径的活性氧化铝•控制活化溶液的浓度、时间•控制再生液浓度、时间•控制接触时间或滤速•再生液处置2.骨炭法3.其它除氟方法混凝法除氟是利用铝盐的混凝作用，适用于原水含氟量较低并须同时去除浊度。沸石吸附法、石灰法骨炭法或称磷酸三钙法，是仅次于活性氧化铝而在我国应用较多的除氟方法。骨炭法除氟较活性氧化铝法的接触时间短，只需5min，且价格比较便宜，但是机械强度差，吸附性能衰减较快。OHFPOCFOHPOC2a2a2641026410）（）（）（7.3水的软化软化的目的1硬度是水质的一个重要指标。生活用水与生产用水均对硬度指标有一定的要求，特别是锅炉用水中若含有硬度盐类，会在锅炉受热面上生成水垢，从而降低锅炉热效率、增大燃料效率、甚至因金属壁面局部过热而烧损部件、引起爆炸。一、硬度及水的软化方法概述去除或降低水中的Ca+、Mg2+等易形成难溶盐类的金属离子含量。硬度的概念硬度盐类包括Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+等易形成难溶盐类的金属阳离子。在一般天然水中，主要是Ca2+和Mg2+，其它离子含量很少，通常以水中Ca2+和Mg2+的总含量称为水的总硬度Ht。硬度的种类及区别总硬度非碳酸盐硬度碳酸盐硬度碳酸盐硬度(Hc):由于水中含有Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2而形成的硬度，经煮沸后可把硬度去掉，这种硬度称为碳酸盐硬度，亦称暂时硬度。非碳酸盐硬度(Hn):由于水中含有CaSO4和MgSO4等盐类物质而形成的硬度，经煮沸后也不能去除，这种硬度称为非碳酸盐硬度，亦称永久硬度。硬度的表示方法和单位①物质的量浓度（法定计量单位）mol/L或mmol/L基本单元选用1/2Ca