日期：2026-11-05浏览： 来源:利菲尔特
一、地下水氟超标危害与除氟需求
（一）氟超标的水质特征与健康危害
地下水中的氟以溶解性氟离子形态存在，化学性质稳定，常规沉淀、过滤工艺难以去除。长期饮用氟含量超过 1.0mg/L 的水，会引发慢性氟中毒：轻则氟斑牙，影响牙齿发育与外观；重则氟骨症，导致骨骼变形、关节疼痛、劳动能力丧失，对儿童骨骼发育危害尤为严重。高氟水还影响作物生长，通过食物链加重氟摄入风险。
（二）饮用水氟标准
依据 GB 5749-2022《生活饮用水卫生标准》要求，生活饮用水氟化物含量需≤1.0mg/L，小型集中式供水和分散式供水氟化物限值为≤1.2mg/L<sup>[2]</sup>。北方多数高氟地区地下水源氟含量超标 1.5~4 倍，必须经除氟处理后安全饮用。
（三）传统除氟工艺的应用痛点
当前村镇供水除氟多采用活性氧化铝吸附、电渗析、反渗透等工艺，均存在局限：电渗析、反渗透设备投资高、运行成本大、需专业人员维护，农村难以普及；单纯活性氧化铝吸附运行一段时间后吸附饱和、除氟能力下降，需频繁再生，若管理不当易出现吸附穿透、出水氟超标。活性炭过滤器依托活性氧化铝 + 煤质炭复合滤层的协同作用，可实现稳定除氟并延长滤料使用寿命，是村镇供水除氟的优选方案。
二、活性炭过滤器结构与除氟原理
（一）复合滤层除氟原理
活性炭过滤器采用活性氧化铝 + 煤质活性炭复合滤层结构，发挥两类滤料的协同作用：活性氧化铝是除氟的核心滤料，其表面含铝羟基，可通过离子交换与表面吸附作用选择性去除水中氟离子，除氟容量大、再生性能好；煤质活性炭发挥辅助净化作用，可吸附去除水中余氯、有机物与异味，提升出水口感与安全性。复合滤层协同实现氟离子、有机物与感官指标的全面净化。
（二）活性氧化铝吸附机理
活性氧化铝的除氟依赖其表面的活性吸附位点，氟离子通过与表面羟基发生配位交换被吸附固定。吸附过程受 pH 影响显著，酸性条件下除氟容量更高，需将原水 pH 调节至 5.5~6.5 区间，以充分发挥活性氧化铝的吸附能力；吸附饱和后，用硫酸铝或氢氧化钠溶液进行再生，恢复吸附位点后可重复使用。
（三）设备整体结构
利菲尔特村镇供水专用活性炭过滤器采用承压罐体结构，可选碳钢衬胶或玻璃钢材质，适配村镇供水的成本与防腐需求；单台处理流量覆盖 5m³/h~100m³/h，可通过多罐并联适配不同规模的村镇集中供水工程。设备内置布水与集水系统，保障水流均匀分布；配套反洗系统与自动控制单元，支持压差与定时双模式反洗；滤层上方设活性氧化铝层、下方设煤质炭层，或按吸附 - 辅助净化分段配置。
三、运行参数与滤料再生
（一）不同氟含量运行参数
需根据原水氟含量动态匹配运行参数，兼顾除氟效率与吸附周期，不同水质工况运行参数如下表所示。
表 1 不同原水氟含量活性炭过滤器运行参数
原水氟含量 (mg/L) | 设计滤速 (m/h) | 进水 pH 控制 | 反洗触发压差 (MPa) | 出水氟目标 (mg/L) |
1.5~2.0 | 6~8 | 5.5~6.5 | 0.06~0.08 | ≤1.0 |
2.0~3.0 | 5~7 | 5.5~6.5 | 0.05~0.06 | ≤1.0 |
≥3.0 | 4~5 | 5.0~6.0 | 0.05 | ≤1.0 |
（二）滤料配置与吸附周期
活性氧化铝滤料粒径与滤层厚度需根据原水氟含量与处理规模合理配置，吸附周期以出水氟含量穿透为判定标准，不同工况配置如下表所示。
表 2 活性氧化铝滤料配置与吸附周期
原水氟含量 (mg/L) | 滤料粒径 (mm) | 滤层厚度 (mm) | 设计吸附周期 (d) | 单次再生恢复率 |
1.5~2.0 | 0.5~1.0 | 800~1000 | 90~120 | ≥85% |
2.0~3.0 | 0.5~1.0 | 1000~1200 | 60~90 | ≥85% |
≥3.0 | 0.5~0.8 | 1200~1500 | 45~60 | ≥80% |
（三）滤料再生流程
活性氧化铝吸附饱和后需再生恢复吸附能力，再生采用酸洗 - 碱洗循环工艺：先用水反洗清除滤层表面杂质；再用硫酸铝或盐酸溶液酸洗，解析吸附的氟离子；随后用氢氧化钠溶液碱洗，恢复表面活性吸附位点；最后用清水冲洗至中性，重新投入运行。再生后活性氧化铝吸附容量恢复率可达 85% 以上，可多次循环使用，大幅降低滤料更换成本。
四、吸附穿透与滤料板结故障处置
（一）吸附提前穿透故障处置
吸附提前穿透指出水氟含量在未达设计吸附周期前即超标，诱因多为原水氟负荷超过设计值、进水 pH 控制不当或滤料吸附容量下降。处置方案：一是核算原水氟负荷，负荷偏高时降低滤速、延长接触时间，必要时增设二级除氟单元串联；二是优化进水 pH，控制在 5.5~6.5 最佳吸附区间；三是加强滤料再生，吸附容量下降及时再生恢复，保障除氟能力。
（二）滤料板结故障处置
滤料板结会导致滤层阻力升高、过滤周期缩短，诱因多为反洗不彻底、水中铁锰或悬浮物在滤层内累积压实。处置方案：一是强化气水联合反洗，彻底剥离滤层表面污染物；二是前端增设预处理单元，削减悬浮物与铁锰负荷；三是高负荷工况适当缩短反洗周期，防止滤料板结，保障长期稳定运行。
五、北方村镇高氟水改造项目案例
（一）项目背景
河南豫西某镇集中供水工程，供水规模 800m³/d，服务约 9000 村民，水源为地下高氟井水。原水氟含量 2.8mg/L，远超饮用水标准，村民长期饮用高氟水，氟斑牙患病率高达 32%。原供水仅经简单沉淀消毒，未设置除氟单元，饮水氟超标问题长期未解。
（二）改造实施方案
2025 年供水工程实施除氟改造，新增利菲尔特活性炭过滤器 2 套，单套处理流量 25m³/h，两用运行。采用活性氧化铝 + 煤质炭复合滤层，活性氧化铝粒径 0.5~1.0mm，滤层厚度 1100mm；前端配套 pH 调节装置，将原水 pH 调节至 6.0；配套反洗系统与滤料再生装置，制定定期再生维护制度。
（三）运行效果
改造后连续运行 6 个月，各项水质指标显著改善，对比如下表所示。
表 3 项目改造前后水质指标对比
监测项目 | 改造前 | 改造后 | 变化幅度 |
出水氟含量 (mg/L) | 2.8 | 0.35~0.6 | 下降 80% 以上 |
氟达标率 | 0% | 100% | 全部达标 |
出水色度 (度) | 15 | 3 | 下降 80% |
出水口感异味 | 有涩味 | 无异味 | 口感改善 |
滤料吸附周期 | - | 75 天 | 再生后循环使用 |
经测算，改造后出水氟含量稳定降至 1.0mg/L 以内，村民氟斑牙等健康风险大幅降低，饮水安全得到切实保障；设备投资约 28 万元，活性氧化铝滤料经再生可多次循环使用，年运行成本低，综合投资回收期约 2.5 年，社会效益显著。
运行初期曾出现出水氟含量偏高问题，经排查为新装活性氧化铝初始吸附容量未完全激活、且进水 pH 偏高所致。技术团队优化 pH 调节至 6.0，并对活性氧化铝进行预活化处理后，出水氟含量稳定达标，除氟效果完全恢复。
FAQ
1. 活性炭过滤器除氟靠什么原理？ 答：核心依靠活性氧化铝滤料的离子吸附作用，其表面活性吸附位点通过配位交换选择性吸附氟离子；煤质炭发挥辅助净化作用，去除余氯、有机物与异味，复合滤层协同实现除氟与水质净化。
2. 进水 pH 对除氟效果影响大吗？ 答：影响显著。活性氧化铝在酸性条件下除氟容量更高，需将原水 pH 调节至 5.5~6.5 最佳吸附区间；pH 偏高会大幅降低吸附容量、缩短吸附周期，应严格控制进水 pH。
3. 活性氧化铝吸附饱和后怎么处理？ 答：吸附饱和后通过酸洗 - 碱洗循环工艺再生，先用硫酸铝或盐酸酸洗解析氟离子，再用氢氧化钠碱洗恢复活性位点，最后清水冲洗至中性；再生后吸附容量恢复率可达 85% 以上，可多次循环使用。
4. 出水氟超标了应该先检查哪里？ 答：先核算原水氟负荷是否超过设计值，再检查进水 pH 是否在最佳区间，同时评估滤料是否吸附饱和或容量下降；按 "负荷超标→pH 失控→滤料饱和" 顺序排查，针对性调整滤速、pH 或再生滤料。
5. 高氟水一定需要活性氧化铝除氟吗？ 答：活性氧化铝吸附是村镇供水最经济实用的除氟工艺；对氟含量极高（≥5mg/L）或对水质要求更高的场景，可考虑反渗透等膜工艺，但投资与运行成本更高，需结合当地条件综合选型。
参考文献
[1] 中国疾病预防控制中心. 2024 年地方性氟中毒防治与农村饮水安全报告 [R]. 北京：中国疾病预防控制中心，2024.
[2] 中华人民共和国国家市场监督管理总局. GB 5749-2022 生活饮用水卫生标准 [S]. 北京：中国标准出版社，2022.
[3] 王占生，刘文君。活性氧化铝吸附除氟技术研究进展 [J]. 给水排水，2023, 49 (9): 56-63.
[4] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。活性炭过滤器产品技术手册 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.
[5] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。某北方村镇高氟水除氟改造项目案例 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.
