高氟地下水形成机理的研究

高氟地下水形成机理的研究

1、高氟地下水的形成氟地下水的形成机制主要来自两个方面：化学环境因素和地质环境因素。1.1氟含量及形成作用机理1.地下水的PH值。当地下水的PH值比较低(呈酸性)的时候,地下水中所含有的氢与氟离子之间会生产氢氟酸,产生的氢氟酸会溶解岩石中所含有的硅酸盐和二氧化硅,进而生产气态的氟化硅,这在一定程度上减少了地下水中的氟含量,减少了氟的聚集;而当地下水的PH值较高(呈碱性)的时候,可以使岩石中赋存的硅酸盐溶于水中。如果碱金属在地下水中发生水解后,可以使水的碱性大大增强,进而可以使岩层中所含氟硅酸盐溶解,释放出氟,使地下水中氟的含量增多。2.水中各种离子。对于地下水中的钙质水分布区而言,其中所含有的氟含量较低,而在钠质水分区中所含有的氟含量则较高。而就氟而言,其钙盐和钠盐也具有不同的溶解度。一般情况下,氟化钙和氟化钠在水中的溶解度分别为16mg/L和42×103mg/L。氟化钠发生水解后,氟会以离子的状态存在地下水中,氟化钙由于本身的溶解度很低,在水中主要以沉淀形式存在,这就使地下水中出现“高钙低氟、高钠高氟”的现象,既如果地下水中的阳离子主要为钙离子的时候,鉴于氟化钙的溶解度,地下水中所含有的氟会很少;而当地下水中的阳离子主要为钠离子的时候,基于氟化钠的强溶解度,氟的含量会大量的富集。此外,地下水中的所含有的碳酸氢根和碳酸根会与氟化钙发生化学反应,生成碳酸钙或碳酸氢钙,进而加速其水解,也会促使地下水中氟含量的增加。3.蒸发浓缩作用。如果如果区域水的蒸发量比区域水的降水量大,则会减缓地表水的流动,水流交替缓慢,也减少了盐类的溶解量,使其析出,进而减少了水中氟的含量。尤其在洼地和河间区域,由于发生蒸发浓缩,使区域形成碳酸钠分布区,这就会使水中的氟含量增加;而在颍泉区北部的区域,由于河网比较分散、稀疏,地下水的动力条件较差,蒸发浓缩作用表现的更为明显。4.阳离子交替吸附作用。地下水中离子吸附能力及吸附作用的大小和地下水中所含离子的浓度有关。如果地下水的PH值较高(呈碱性),则随着地下水中矿化度的提高,水中所含有的阳离子的交替吸附作用和能力都会大大增强,地下水中已存的钙离子会将钠盐中的钠离子置换出来,随着钠离子在水中的增加,氟离子也会大量的富集。1.2地下水的氟含量1.地理地貌。我国阜阳市颍泉区抵触季风性湿润区域,夏季将水比较集中,并以暴雨为主。在雨季(暴雨季),雨水会将地表上存在的氟矿物和一些可溶性氟化物冲入河流汇入低洼地带。在旱季,土中的水分会发生蒸发作用而散失,盐类会固结在土中,在再次降水后,会使土中的矿物盐返回含水层中,经过反复的蒸发、汇集流程,洼地的盐分会大量浓缩,矿化度也会增高,随着土质盐渍化,进而会使地下水中的氟大量富集。2.含水介质及岩相气候。地下水中各种物质元素均来自含水介质,其主要是指岩土中所含有的可以溶解的盐类综合体,其中包括溶解量大的氟化物。通过对岩土中的氟含量做分析和测试,可以知道第四系岩石中的氟的总含量为150~1300mg/kg,而对于可以溶解性的氟而言,其含量仅为4~38mg/kg,这一结果和土壤中所含有的氟含量相似。我国颍泉区北部地下水中的氟含量高于南部,并且随着矿物颗粒越大,则含氟的矿物及水中的氟含量也越低。就潜水区而言,亚粘土分布区的地下水流滞缓,导致地下水中的氟不宜排除,进而易于富集;就深层承压水而言,由于水中钠盐含量较高,使地下水中的氟容易富集,这会进一步形成高氟地下水。2、氟地下水分布特征2.1研究带东亚地区氟含量的分布在浅层潜水区域中,含氟量最高的区域主要在河间地带,其主要以带状沿河流分布,地下水中的氟含量在河间洼地大量富集;而在近河带和河间坡地区,由于水流条件良好,水中所含有的氟也较低。2.2含氟量对氟含量的影响就中层承压区域的地下水而言,其最大的含氟量为2.0mg/L,平均的含氟量为0.7mg/L,并且地下水中的氟含量自西北向东南逐渐减少。在北部和太和县交界处,地下水中的氟含量为1.0~2.0mg/L,在其南部,地下水中的含氟量逐渐降低,通常维持在0.7~1.5mg/L范围内。2.3冲湖积凹陷带该层地下水区域中的含氟量受地质构造的影响较为严重,其在冲湖积凹陷带范围中的含氟量较高,水中所含的氟由内向外呈逐渐减少的趋势,一般保持在1.5~2.0mg/L范围内。3、高氟地下水的处理措施3.1除氟药剂的筛选铝盐混凝法是混凝沉淀法中一项常用的方法,也是饮用水除氟的主要方法之一。铝盐混凝法除氟的主要原理有结合沉降、离子交换和机械卷扫等。常用的除氟药剂有CF—1型饮用水除氟剂、铝盐混凝剂和PC85—3型除氟剂等。混凝沉淀法除氟的主要缺点是在处理完成后会水中会存在大量的氯离子和硫酸根离子,并且还会滞留大量的沉淀污泥。此外,如果以铝盐为混凝剂的话,处理完后在水中会存有铝离子,这将给人们的健康带来影响,因此,该法的应用越来越少。3.2饮用水除氟工艺吸附过滤除氟法的主要作用原理有离子交换、络合作用等。通常应用的吸附滤料有骨炭、活性氧化铝、UR—3700整合树脂以及某些天然石材等。吸附过滤法是我国现阶段饮用水除氟中最普遍的方法,但是其也存在着滤料再生废液处理,吸附性能衰减较快以及吸附容量比较低等缺点。因此,开发新型高效的滤料也是我国饮用水除氟研究的主要方向之一。目前,我国已经研究出一种以羟基磷灰石作为除氟原料的新方法,这种方法具有吸附性能持久、稳定,容量大,操作简便的优点,具有很好的除氟效果,并且运行的成本较低,一般在0.20元/m3左右,适合农村饮水除氟的安全工程。3.3吸附型水解压法电凝聚法既是电化学凝聚法的简称,其主要是利用电解的原理对水中的氟进行处理。其主要是借助铝吸附剂等吸附剂对水中的氟离子来进行吸附处理,该方法的作用方法基于基于离子交换和静电吸附。电凝聚除氟法所生成的氢氧化物具有的活性比铝盐混凝法除氟所产生的氢氧化物的活性更高,吸附能力也更大。此法还具有用铝剂量少,操作简单、设备简单、运行稳定、易于实现自动化控制、可连续制水与除氟后水中的剩余的铝含量较少等优点,其应用前景较好,但是由于铝板非常容易印化及处理成本高等没有得到很好处理的原因,目前还很难被广泛应用。4、居民生活习惯的影响阜阳市