飲用水除氟設(shè)計規(guī)程

飲用水除氟設(shè)計規(guī)程中國工程建滲標準化協(xié)會標準飲用水除氟設(shè)計規(guī)程SignsTandardForRemovalFLURidsFromDringkingWater主編單位：中國市政工程華北設(shè)計院批準部門：中國工程建設(shè)標準化協(xié)會批準日期：1993年2月3日刖言我國高氟水分布廣泛，范圍遍及全國各省、市和自治區(qū)。氟中毒嚴重地損害著廣大群眾的身體健康，是我國一種主要地方病。為了保障人民的身體健康，改善飲用水水質(zhì)，我國巳進行了大量的除氟試驗，目前巳掌握了活性氧化鋁、電滲析、電凝聚、絮凝沉淀、骨炭等方法，并在一些典范工程中實施和形成系列處理方法。為滿足飲用水除氟工程設(shè)計和管理的要求，特編制《飲用水除氟設(shè)計規(guī)程》。現(xiàn)批準《飲用水除氟設(shè)計規(guī)程》為中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準，編號為CECs46：93。在使用過程中如發(fā)現(xiàn)有需要修改、補充之處，請將意見或有關(guān)資料寄交中國工程建設(shè)標準化協(xié)會城市給水排水委員會(上海市國康路3號，郵政編碼200092)。中國工程建設(shè)標準化協(xié)會1993年2月1日1總則1.0.1為指導(dǎo)我國飲用水除氟工程的設(shè)計，提高我國飲用水除氟設(shè)計技術(shù)水平、改善病區(qū)人民健康狀況，特制定本標準。1.0.2飲用水氟化物含量應(yīng)符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-85)的規(guī)定，當(dāng)氟化物含量大于1.0mg/L時應(yīng)進行［除氟處理。］1.0.3本規(guī)程包括活性氧化鋁法、電滲析法、電凝聚法、絮凝沉淀法的有關(guān)技術(shù)規(guī)定。1.0.4本規(guī)程適用于新建、擴建或改建的城鎮(zhèn)、工業(yè)企業(yè)及農(nóng)村的永久性飲用水除氟工程的設(shè)計。1.0.5需飲用水除氟的給水工程，其供水方式宜實行分質(zhì)供水。對擴建、改建工程應(yīng)充分利用原有的設(shè)施。1.0.6設(shè)計飲用水除氟工程時，除應(yīng)符合本規(guī)程規(guī)定外，還應(yīng)符合《室外給水設(shè)計規(guī)范》(GBJ13—86)及國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。1.0.7除氟凈化過程中產(chǎn)生的廢水及泥渣排放應(yīng)符合《污水綜合排放標準》(GB8978—86)和《農(nóng)用污泥中污染物控制標準》(GB4284—84)的規(guī)定。2活性氧化鋁法一般規(guī)定2.1.1本規(guī)范適用于以活性氧化鋁為濾料的除氟工藝。2.1.2除氟濾池的原水含氟量宜小于10mg/L，懸浮物不宜超過5mg/L。2.1.3當(dāng)原水中含碑量超過［0.05mg/L］時，應(yīng)通過試驗確定除氟的工藝參數(shù)。2.2濾料2.2.1活性氧化鋁的粒徑不得大于2.5mm,一般宜為0.4?1.5mm。2.2.2活性氧化鋁應(yīng)有足夠的機械強度。2.3吸附2.3.1在原水接觸濾料之前，宜降低pH值，其降低值應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定，一般宜調(diào)整到6.0?7.0之間。2.3.2原水可采用投加硫酸、鹽酸、醋酸等酸性溶液或投加二氧化碳氣體降低pH值，投加量應(yīng)根據(jù)原水堿度和pH值計算或通過試驗來確定。2.3.3濾池的濾速可按下列兩種方式采用：當(dāng)濾池進水pH值大于7.0時，應(yīng)采用間斷運行方式，其設(shè)計濾速為2?3m/h，連續(xù)運行時間4?6h，間斷4?6X。當(dāng)進水pH值小于7.0時，可采用連續(xù)運行方式，其濾速為6?10m/h。2.3.4原水通過濾料層的流向可采用自下而上或自上而下方式。當(dāng)采用硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值時，宜采用自上而下方式。［當(dāng)采用二］氧化碳調(diào)節(jié)pH值時，宜采用自下而上方式。2.3.5單個濾池除氟周期終點出水的含氟量可稍高于1mg/L，并應(yīng)根據(jù)混合調(diào)節(jié)能力確定終點含氟量值，但混合后處理水含氟量應(yīng)不大于1.0mg/L。2.3.6濾料的周期吸附容量主要根據(jù)原水含氟量、pH值、濾速、濾層厚度、終點含氟量及濾料性能等因素來選定。當(dāng)采用硫酸溶液調(diào)節(jié)pH值為6.0?6.5時，一般可為4?5g(F)/kg(Al2O3)。當(dāng)采用二氧化碳調(diào)節(jié)pH值為6.5?7.0時，一般可為3?4g(F)/kg(Al2O3)。2.3.7單個濾池濾料厚度按下列規(guī)定采用：當(dāng)原水含氟量小于4mg/L時，濾料厚度宜大于1.5m；當(dāng)原水含氟量在4?10mgL時，濾料厚度宜大于1.8m。注：當(dāng)采用硫酸調(diào)pH值，規(guī)模較小、濾速轉(zhuǎn)低時，濾層厚度可降為0.8?1.2m。2.4再生2.4.1當(dāng)濾池出水含氟量達到終點含氟量值時，濾料應(yīng)進行再生處理。再生液宜采用氫氧化鈉溶液，也可采用硫酸鋁溶液。2.4.2當(dāng)采用氫氧化鈉再生時，再生過程可分為首次反沖、再生、二次反沖(或淋洗)及中和四個階段。當(dāng)采用硫酸鋁再生時，上述中和階段可以省去。2.4.3首次反沖洗濾層膨脹率可采用30%?50%，反沖時間可采用10?15min，沖洗強度視濾料粒徑大小，一般可采用12?16L/m2?s。2.4.4再生溶液宜自上而下通過濾層；再生液流速、濃度和用量可按下列規(guī)定采用：氫氧化鈉再生：可采用濃度為0.75%?1%NAOh溶液，氫氧化鈉的消耗量可按每去除1g氟化物需要8?10g固體氫氧化鈉來計算。。再生液用量容積為濾粒體積的3?6倍，再生時間為1?2h，再生液流速為3?10m/h。硫酸鋁再生：濃度為2%?3%，硫酸鋁的消耗量可按每去除1g氟化物需要60?80g固體硫酸鋁{AL2(sO4)3?18h2O}來計算。再生時間可選用2?3h，流速可選用1?2.5m/h。再生后濾池內(nèi)的再生溶液必須排空。2.4.5二次反沖強度可采用3?5L/m2s，流向自下而上通過濾層，反沖時間可采用1?3h。淋洗采用原水以1/2正常過濾流量，從上部對濾粒進行淋洗，淋洗時間0.5h，淋洗時間0.5h。2.4.6采用硫酸鋁作再生劑，二次反沖終點出水pH值應(yīng)大于6.5，含氟量應(yīng)小于1mg/L。2.4.7采用氫氧化鈉作再生劑，二次反沖(或淋洗)后應(yīng)進行中和。中和可采用1%硫酸溶液調(diào)節(jié)進水pH值至3左右，進水流速與正常除氟過程相同，中和時間為1?2h，直至出水pH值降至8?9時為止。2.4.8首次反沖、二次反沖、淋洗以及配制再生溶液均可利用原水。2.4.9首次反沖、二次反沖、淋洗及中和的出水均嚴禁飲用，必須廢棄。2.5濾池2.5.1濾池可采用敞開式或壓力式，一般為圓型罐體。2.5.2濃酸應(yīng)稀釋后投加，應(yīng)注入原水管的中心。二氧化碳氣體的投加應(yīng)通過微孔擴散器來完成。2.5.3濾池的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)滿足下列條件：符合生活飲用水水質(zhì)的衛(wèi)生要求；適應(yīng)環(huán)境溫度；適應(yīng)pH2?13；易于維修和配件的更換。2.5.4當(dāng)采用濾頭布水方式時，應(yīng)在吸附層下面鋪一層厚度50?150mm，粒徑2?4mm的石英砂作為承托層。2.5.5計算濾池的高度時，濾層表面至池頂高度宜采用1.5?［2.0m。］2.5.6反沖洗進出水管必須按首次反沖洗強度來選擇管徑，敞開式濾池反沖出水管可不安裝閥門。2.5.7濾池應(yīng)設(shè)置下列配件：進、出水取樣管；進水流量指示儀表；觀察濾層的視鏡。2.6除氟站2.6.1除氟處理前必要時可進行預(yù)處理，消毒工藝應(yīng)放在除氟［處理工藝的］后面。除氟站應(yīng)設(shè)置廢液處理裝置。再生活性氧化鋁［廢液，二次］反沖廢水，淋洗廢水及中和廢水必須經(jīng)處理后方可排放。2.6.2除氟工藝可按連續(xù)運轉(zhuǎn)滲計，當(dāng)站內(nèi)有調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，可按最高日平均時供水量滲計；當(dāng)無調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時，應(yīng)按最高日最高時供水量設(shè)計。2.6.3濾池應(yīng)建造在室內(nèi)，其布置應(yīng)留有足夠的空間，以保證閥門和儀器操作方便。2.6.4多個濾池運行可根據(jù)實際情況確定串聯(lián)或并聯(lián)運行。2.6.5多個濾池的運行周期應(yīng)互相錯開，處理水可選擇管道混合或儲水池混合。2.6.6設(shè)置儲水池時，其最小容積可按50%的最高日用水量計［算。］2.6.7在接觸酸的區(qū)域附近必須為操作人員設(shè)置緊急淋浴和洗眼設(shè)備，操作人員工作時必須穿防護服。必須準備中和酸堿的化學(xué)品(如碳酸氫鈉和硼酸溶液)處置溢漏，在可能出現(xiàn)溢漏的地區(qū)必須有盛裝的容器。2.6.8除氟站應(yīng)設(shè)置化驗臺，主要檢測氟化物和pH值。2.6.9除氟站的管道一般可組成如下：原水進水管；處理水出水管；廢水排放管；酸液管(或二氧化碳氣體管)；再生液(堿液或硫酸鋁液)管；(6)取樣管。酸、堿溶液管道的材料應(yīng)采用塑料(例如聚氯乙稀)或不銹鋼。2.6.10可用化學(xué)沉淀或蒸發(fā)的方法處理廢水，濃縮的廢水或沉淀物可進行填埋或者回收氟化物。3電滲析法①一般規(guī)定3.1.1電滲析法適用于含鹽量大于500mg/L,小于10000mg/L,氟化物含量大于1.0mg/L小于12mg/L的原水。3.1.2進入電滲析器的原水水質(zhì)應(yīng)符合下列條件：濁度5度以下。耗氧量＜3mg/L(CODCr法)。鐵＜0.3mg/L。錳＜0.3mg/L。游離余氯＜1mg/L。細菌總數(shù)不宜大于1000個/mL(符合飲用水源標準)。水溫5°?40°C。3.1.3當(dāng)原水水質(zhì)指標超出3.1.2規(guī)定時，應(yīng)進行相應(yīng)預(yù)處理。3.1.4系統(tǒng)中的儲水池、閥門、管道、泵等元器件，應(yīng)采用無毒工程塑料、不銹鋼或混凝土等材料。3.1.5經(jīng)處理后出水含鹽量不宜＜200mg/L。3.1.6經(jīng)處理后出水含碘量低于10ug/L時應(yīng)采取加碘措施。3.2工藝設(shè)計一般可采用下列工藝流程：(1)電滲析可與活性氧化鋁或離子交換等方法串聯(lián)使用。電滲析除氟的主要設(shè)備應(yīng)包括：電滲析器、倒極器、精】密過濾器、原水箱或原水加壓泵、淡水箱、酸洗槽、酸液泵、濃水循環(huán)箱、供水泵、壓力表、流量計、配電柜、硅整流器、變壓［器、操作控］制臺、大修洗膜池、化驗檢測儀器等。3.2.3原水水箱容積應(yīng)按大于時供水量的2倍來計算。3.2.4電滲析器及主要輔助設(shè)備可按下列要求選擇：電滲析器：應(yīng)根據(jù)原水及供水水質(zhì)要求和氟離子的去除率選擇主機型號、流量、級、段和膜對數(shù)。倒極器：1)倒極器操作可采用手動或氣動、電動、機械等自動控制倒極方式。2)自動倒極裝置應(yīng)同時具有切換電極極性和改變濃淡水方向的作用。3)倒極周期應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)及工作電流密度確定，一般頻繁倒極周期宜采用0.5?1h，定期倒極周期不應(yīng)超過4h。濃水箱：其有效容積除滿足全系統(tǒng)用水外，還應(yīng)留有1?2m3儲存量。水質(zhì)化驗檢測儀表：氟離子測定儀、溫度計、電導(dǎo)儀、濁度計、pH計等。3.2.5電滲析主機酸洗周期可根據(jù)原水硬度、含鹽量確定，當(dāng)除鹽率下降5%時，應(yīng)停機按下列規(guī)定進行酸洗。周期：采用頻繁倒換電極方式時，可為1?4周。方式：動態(tài)循環(huán)。時間：一般可為2h，以出水pH值不變?yōu)榻K點。酸洗液：宜采用工業(yè)鹽酸，濃度可為1.0%?1.5%，但不得大于2%。3.2.6電滲析器大修每年不應(yīng)少于1次。3.2.7配電設(shè)備或動力設(shè)備應(yīng)按下列要求設(shè)計：與電滲析主機間距應(yīng)能滿足檢修空間，并應(yīng)采取防潮，防火措施。主要通道凈寬應(yīng)大于1.5m。變壓器容量應(yīng)根據(jù)原水含鹽量、含氟量及倒換電極時最高沖擊電流等因素確定，一般應(yīng)為正常工作電流的2倍。電滲析器必須采用可調(diào)的直流電源。電滲析控制臺應(yīng)滿足整流、調(diào)壓、倒極操作及電極指示等要求。3.2.8處理站內(nèi)可采用明渠或地漏排水。3.2.9電滲析淡水、濃水、極水流量可按下列要求設(shè)計：淡水流量可根據(jù)處理水量確定。濃水流量可略低于淡水流量，但不得低于2/3的淡水流量。極水流量一般可為1/3?1/4的淡水流量。3.2.10進入電滲析器的水壓不應(yīng)大于0.3MPA。3.2.11電滲析器工作電壓可根據(jù)原水含鹽量、含氟量及相應(yīng)去除率，或通過極限電流試驗確定。膜對電壓可按表3.2.11選用。電滲析器膜對電壓表3.2.11用途原水含鹽量(溶解性總固體)(mg/L)原水含氟量(mg/L)不同厚度隔板的膜對電壓(V/對)0.5?1mm1?2mm除氟除鹽500?10001.0?120.3?1.00.6?2.03.2.12電滲析器工作電流可根據(jù)原水含鹽量、含氟量及相應(yīng)去除率、或通過極限電流試驗確定。電滲析器的電流密度可按表3.2.12選用。電滲析器電流密度表3.2.12原水含鹽量(mg/L)<500500?20002000?10000電流密度(mA/cm)0.5?1.01?55?203.2.13濃、淡水進出連通孔流速一般可采用0?5?1m/s。3.2.14電滲析除氟站位置應(yīng)盡量靠近用水設(shè)備，輸水應(yīng)選擇最短距離。電滲析主機應(yīng)設(shè)置在底層。3.2.15電滲析流程長度、級、段數(shù)應(yīng)按脫鹽率確定，脫鹽率可按公式3.2.15計算：Z=(100Y—C)/(100—C) (3.2.15)式中Z 脫鹽率(%)；Y 脫氟率(%)；C 系數(shù)。重碳酸鹽水型C為一45；氯化物水型C為一65；硫酸鹽水類C為0。3.3電滲析主機3.3.1離子交換膜應(yīng)符合下列要求：離子交換膜應(yīng)采用選擇透過率大于90%的硬質(zhì)聚乙烯異相膜，其厚度宜采用0.5?0.8mm。離子交換陽膜的陽離子遷移數(shù)應(yīng)大于0.9。離子交換陰膜的陰離子遷移數(shù)應(yīng)大于0.9。離子交換膜必須無毒性。離子交換膜應(yīng)有較好的化學(xué)穩(wěn)定性；一般在正常工作條件下，應(yīng)連續(xù)工作一年以上性能不變。離子交換膜應(yīng)有良好的機械強度和尺寸穩(wěn)定性。膜應(yīng)平整，無孔洞，無裂縫。膜的爆破強度應(yīng)大于0.3MPA。在使用中不因溶液濃度、濕度變化而變形。3.3.2隔板及隔網(wǎng)應(yīng)符合下列要求：隔板厚度一般可采用0.5?2.0mm。隔板材質(zhì)應(yīng)耐酸堿，不受溫度變化，必須無毒性，一般可采用聚丙烯或硬質(zhì)聚氯乙烯。隔板尺寸一般為：400mmX800mm、400mmX1200mm、400mmX1600mm、800X1600mm。隔網(wǎng)厚度和孔眼分布應(yīng)均勻，材質(zhì)必須無毒性。隔網(wǎng)可采用編織網(wǎng)、沖模網(wǎng)、魚鱗網(wǎng)等。3.3.3電極應(yīng)具有良好導(dǎo)電性能、電坐小、機械強度高、化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性好。一般可采用高純石墨電極、鈦涂釘電極；當(dāng)采用不銹鋼電極時水中氯離子含量應(yīng)小于100mg/L；若采用其它材質(zhì)時，則應(yīng)符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》，嚴禁采用鉛電極。3.3.4在處理高濃度含氟苦咸水時，為不使淡水受污染，應(yīng)設(shè)置保護室。3.3.5夾緊裝置應(yīng)在壓緊時均勻受力，可用鍍鋅螺桿，夾緊裝置可分別采用鋼板、槽鋼組合或鑄鐵壓板。鎖緊壓力以不內(nèi)滲外漏為度，一般不宜超過0.35MPA。4電凝聚法一般規(guī)定4.1.1本法適用原水含氟量小于20mg/L。4.1.2原水進電凝聚器前應(yīng)加酸降低pH值，并應(yīng)通過試驗確定經(jīng)濟技術(shù)上最佳的pH值，一般可調(diào)到5.5?7.0。4.2工藝流程一般工藝流程如下(見圖4.2.1)：4.2.2原水池的容積可按1h滲計水量確定。4.3電解槽4.3.1電解槽的電路選擇按照電極的極性可分為單極性電極串聯(lián)電路和雙極性電極串聯(lián)電路兩種。4.3.2電解槽的設(shè)計參數(shù)可按下列規(guī)定采用：鋁的消耗量可按每去除1g氟需要6?10g金屬鋁來計算。電解槽電極板的電流密度可采用10?15A/m2。電解鋁極間距可采用3?10mm。4.3.3電解槽可采用下部進水，上部出水，并應(yīng)保證配水及集水均勻。4.3.4電解槽應(yīng)采用自動倒極裝置，倒極周期可采用5?10min。4.3.5電解槽運行到電流效率急劇降低時，必須更換電極，并對極板進行機械凈化。4.3.6電解槽的工作電流根據(jù)水中必須加進的每小時耗鋁量及鋁的電流效率確定。電解槽中的電壓可根據(jù)電極聯(lián)結(jié)系統(tǒng)和電極電阻抗的電壓進行計算。電解槽上的工作電壓不應(yīng)超過36V。4.4電器設(shè)備4.4.1電解槽工作必須采用直流電源，一般可采用可控硅整流器。4.4.2電器設(shè)備控制臺應(yīng)設(shè)置直流電壓表、電流表及電源開關(guān)。直流電壓表的額定值應(yīng)為工作電壓的2倍，直流電流表的額定值應(yīng)為正常工作電流的2倍。4.4.3變壓器容量可根據(jù)原水含鹽量、含氟量及最高沖擊電壓確定，一般應(yīng)為正常工作容量的2倍。4.4.4電器滲備應(yīng)設(shè)置過流保護、斷