高氟地下水形成機理的研究

高氟地下水形成機理的研究

1、高氟地下水的形成氟地下水的形成機制主要來自兩個方面：化學(xué)環(huán)境因素和地質(zhì)環(huán)境因素。1.1氟含量及形成作用機理1.地下水的PH值。當(dāng)?shù)叵滤腜H值比較低(呈酸性)的時候,地下水中所含有的氫與氟離子之間會生產(chǎn)氫氟酸,產(chǎn)生的氫氟酸會溶解巖石中所含有的硅酸鹽和二氧化硅,進而生產(chǎn)氣態(tài)的氟化硅,這在一定程度上減少了地下水中的氟含量,減少了氟的聚集;而當(dāng)?shù)叵滤腜H值較高(呈堿性)的時候,可以使巖石中賦存的硅酸鹽溶于水中。如果堿金屬在地下水中發(fā)生水解后,可以使水的堿性大大增強,進而可以使巖層中所含氟硅酸鹽溶解,釋放出氟,使地下水中氟的含量增多。2.水中各種離子。對于地下水中的鈣質(zhì)水分布區(qū)而言,其中所含有的氟含量較低,而在鈉質(zhì)水分區(qū)中所含有的氟含量則較高。而就氟而言,其鈣鹽和鈉鹽也具有不同的溶解度。一般情況下,氟化鈣和氟化鈉在水中的溶解度分別為16mg/L和42×103mg/L。氟化鈉發(fā)生水解后,氟會以離子的狀態(tài)存在地下水中,氟化鈣由于本身的溶解度很低,在水中主要以沉淀形式存在,這就使地下水中出現(xiàn)“高鈣低氟、高鈉高氟”的現(xiàn)象,既如果地下水中的陽離子主要為鈣離子的時候,鑒于氟化鈣的溶解度,地下水中所含有的氟會很少;而當(dāng)?shù)叵滤械年栯x子主要為鈉離子的時候,基于氟化鈉的強溶解度,氟的含量會大量的富集。此外,地下水中的所含有的碳酸氫根和碳酸根會與氟化鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成碳酸鈣或碳酸氫鈣,進而加速其水解,也會促使地下水中氟含量的增加。3.蒸發(fā)濃縮作用。如果如果區(qū)域水的蒸發(fā)量比區(qū)域水的降水量大,則會減緩地表水的流動,水流交替緩慢,也減少了鹽類的溶解量,使其析出,進而減少了水中氟的含量。尤其在洼地和河間區(qū)域,由于發(fā)生蒸發(fā)濃縮,使區(qū)域形成碳酸鈉分布區(qū),這就會使水中的氟含量增加;而在潁泉區(qū)北部的區(qū)域,由于河網(wǎng)比較分散、稀疏,地下水的動力條件較差,蒸發(fā)濃縮作用表現(xiàn)的更為明顯。4.陽離子交替吸附作用。地下水中離子吸附能力及吸附作用的大小和地下水中所含離子的濃度有關(guān)。如果地下水的PH值較高(呈堿性),則隨著地下水中礦化度的提高,水中所含有的陽離子的交替吸附作用和能力都會大大增強,地下水中已存的鈣離子會將鈉鹽中的鈉離子置換出來,隨著鈉離子在水中的增加,氟離子也會大量的富集。1.2地下水的氟含量1.地理地貌。我國阜陽市潁泉區(qū)抵觸季風(fēng)性濕潤區(qū)域,夏季將水比較集中,并以暴雨為主。在雨季(暴雨季),雨水會將地表上存在的氟礦物和一些可溶性氟化物沖入河流匯入低洼地帶。在旱季,土中的水分會發(fā)生蒸發(fā)作用而散失,鹽類會固結(jié)在土中,在再次降水后,會使土中的礦物鹽返回含水層中,經(jīng)過反復(fù)的蒸發(fā)、匯集流程,洼地的鹽分會大量濃縮,礦化度也會增高,隨著土質(zhì)鹽漬化,進而會使地下水中的氟大量富集。2.含水介質(zhì)及巖相氣候。地下水中各種物質(zhì)元素均來自含水介質(zhì),其主要是指巖土中所含有的可以溶解的鹽類綜合體,其中包括溶解量大的氟化物。通過對巖土中的氟含量做分析和測試,可以知道第四系巖石中的氟的總含量為150~1300mg/kg,而對于可以溶解性的氟而言,其含量僅為4~38mg/kg,這一結(jié)果和土壤中所含有的氟含量相似。我國潁泉區(qū)北部地下水中的氟含量高于南部,并且隨著礦物顆粒越大,則含氟的礦物及水中的氟含量也越低。就潛水區(qū)而言,亞粘土分布區(qū)的地下水流滯緩,導(dǎo)致地下水中的氟不宜排除,進而易于富集;就深層承壓水而言,由于水中鈉鹽含量較高,使地下水中的氟容易富集,這會進一步形成高氟地下水。2、氟地下水分布特征2.1研究帶東亞地區(qū)氟含量的分布在淺層潛水區(qū)域中,含氟量最高的區(qū)域主要在河間地帶,其主要以帶狀沿河流分布,地下水中的氟含量在河間洼地大量富集;而在近河帶和河間坡地區(qū),由于水流條件良好,水中所含有的氟也較低。2.2含氟量對氟含量的影響就中層承壓區(qū)域的地下水而言,其最大的含氟量為2.0mg/L,平均的含氟量為0.7mg/L,并且地下水中的氟含量自西北向東南逐漸減少。在北部和太和縣交界處,地下水中的氟含量為1.0~2.0mg/L,在其南部,地下水中的含氟量逐漸降低,通常維持在0.7~1.5mg/L范圍內(nèi)。2.3沖湖積凹陷帶該層地下水區(qū)域中的含氟量受地質(zhì)構(gòu)造的影響較為嚴重,其在沖湖積凹陷帶范圍中的含氟量較高,水中所含的氟由內(nèi)向外呈逐漸減少的趨勢,一般保持在1.5~2.0mg/L范圍內(nèi)。3、高氟地下水的處理措施3.1除氟藥劑的篩選鋁鹽混凝法是混凝沉淀法中一項常用的方法,也是飲用水除氟的主要方法之一。鋁鹽混凝法除氟的主要原理有結(jié)合沉降、離子交換和機械卷掃等。常用的除氟藥劑有CF—1型飲用水除氟劑、鋁鹽混凝劑和PC85—3型除氟劑等?；炷恋矸ǔ闹饕秉c是在處理完成后會水中會存在大量的氯離子和硫酸根離子,并且還會滯留大量的沉淀污泥。此外,如果以鋁鹽為混凝劑的話,處理完后在水中會存有鋁離子,這將給人們的健康帶來影響,因此,該法的應(yīng)用越來越少。3.2飲用水除氟工藝吸附過濾除氟法的主要作用原理有離子交換、絡(luò)合作用等。通常應(yīng)用的吸附濾料有骨炭、活性氧化鋁、UR—3700整合樹脂以及某些天然石材等。吸附過濾法是我國現(xiàn)階段飲用水除氟中最普遍的方法,但是其也存在著濾料再生廢液處理,吸附性能衰減較快以及吸附容量比較低等缺點。因此,開發(fā)新型高效的濾料也是我國飲用水除氟研究的主要方向之一。目前,我國已經(jīng)研究出一種以羥基磷灰石作為除氟原料的新方法,這種方法具有吸附性能持久、穩(wěn)定,容量大,操作簡便的優(yōu)點,具有很好的除氟效果,并且運行的成本較低,一般在0.20元/m3左右,適合農(nóng)村飲水除氟的安全工程。3.3吸附型水解壓法電凝聚法既是電化學(xué)凝聚法的簡稱,其主要是利用電解的原理對水中的氟進行處理。其主要是借助鋁吸附劑等吸附劑對水中的氟離子來進行吸附處理,該方法的作用方法基于基于離子交換和靜電吸附。電凝聚除氟法所生成的氫氧化物具有的活性比鋁鹽混凝法除氟所產(chǎn)生的氫氧化物的活性更高,吸附能力也更大。此法還具有用鋁劑量少,操作簡單、設(shè)備簡單、運行穩(wěn)定、易于實現(xiàn)自動化控制、可連續(xù)制水與除氟后水中的剩余的鋁含量較少等優(yōu)點,其應(yīng)用前景較好,但是由于鋁板非常容易印化及處理成本高等沒有得到很好處理的原因,目前還很難被廣泛應(yīng)用。4、居民生活習(xí)慣的影響阜陽市