Фтор – це забрудник підземних вод, присутній у кам’янистій породі та ґрунтах (зазвичай відкладеннях вулканічного походження). На рівні понад 1,5 мг на літр він може дуже негативно впливати на здоров’я людей. Оскільки такий вплив відбувається в результаті тривалого споживання, видалення фтору переважно є релевантним для етапу відновлення і затягнутих надзвичайних ситуацій.

Фтор можна видалити із підземних вод шляхом адсорбції з використанням кальцієво-фосфатних чи алюмінієво-оксидних фільтраційних матеріалів, завдяки процесам очищення з використанням утворення осаду та коагуляції або зворотного осмосу. Додаючи хімікати, такі як кальцій та солі алюмінію, формуються осади, які зв’язують фтор і які можна видалити з використанням традиційної седиментації та фільтрації. Техніка Нальгонда використовує сульфат алюмінію та гідроксид кальцію (вапно) в якості коагулянтів. До інших технік відносять електрокоагуляцію та техніку Накуру, що є поєднанням процесів утворення осаду та адсорбції. У випадку адсорбції та іонного обміну забруднена фтором вода проходить через шар пористого матеріалу (контактний шар), який усуває фтор із води шляхом іонного обміну або адсорбції на речовину контактного шару. Належними матеріалами контактного шару є речовини на основі активованого оксиду алюмінію чи фосфату кальцію, наприклад, синтетичний гідроксиапатит і кістяне вугілля. Важливою перевагою технік абсорбції є те, що багато фільтраційних матеріалів можна відновити.

Проєктні міркування

Техніки, які потребують щоденного додавання хімікатів для коагуляції та утворення осаду з метою видалення фтору (наприклад, техніка Нальгонда), є не дуже практичними в побутових умовах, оскільки повсякденна експлуатація (дозування хімікатів, перемішування, осідання, видалення мулу) займає досить багато часу, а також у процесі можна припуститися помилок. Тому у випадку побутових систем перевага віддається методам адсорбції/іонного обміну, за яких кількість фільтрованої води зазвичай становить від 20 до 40 літрів на день. Фільтри зазвичай складаються із двох камер, одна з яких заповнена адсорбентом чи іонообмінними смолами, а інша використовується для зберігання чистої води. Коли вода є бактеріально забрудненою, до або після очищення від фтору використовуються керамічні фільтраційні елементи. У випадку фільтрації в побутових умовах важливо обчислити очікуваний час наповнення фільтраційного матеріалу з огляду на його поглинальну здатність, концентрацію фтору в неочищеній воді та кількість води, що фільтрується протягом дня. При наближенні до моменту насичення потрібно проаналізувати фтор в очищеній воді із використанням фільтраційного розподілювача, і матеріал потрібно замінити або відновити за потреби. Відновлення потрібно організовувати не на об’єкті, та його має проводити кваліфікований персонал (робота з кислотами та лугами). Здатність видаляти фтор зменшується із кожним циклом відновлення. Більшість технік можуть видаляти понад 90% фтору, хоча вищий рівень рН/лужність можуть зробити деякі техніки менш ефективними (наприклад, активований алюміній та коагуляція/утворення осаду є менш ефективними при таких високих рівнях).

Матеріали

Фільтри для видалення фтору можна споруджувати із використанням місцевих відер. Кістяне вугілля та синтетичний гідроксиапатит також можуть вироблятися локально, хоча потребують навчання та інвестицій у виробничі потужності. Активований алюміній може бути недоступний локально.

Придатність

Фтор є надзвичайно важливим структурним елементом для формування зубної емалі та кісток, але споживання питної води із високою концентрацією фтору протягом довгого періоду часу може призвести до серйозного погіршення стану зубів і кісток. Рекомендоване значення, визначене Всесвітньою організацією охорони здоров’я щодо фтору у питній воді, становить 1,5 мг на літр. В наявності є карти ризику (наприклад, Платформа оцінювання підземних вод), які демонструють регіони з високою ймовірністю підвищеного вмісту фтору у підземних водах. Залежно від кількості членів сім’ї та спроможностей побутової системи, яка використовується, може бути потреба розділяти очищену воду, яка використовується для пиття та для приготування їжі, і неочищену воду, яка використовується для миття рук, купання та прання, і потрібно бути обережним, щоб не переплутати контейнери. Оскільки вплив на здоров’я проявляється в результаті довготривалого споживання, технологія більше підходить для етапу відновлення та затягнутих надзвичайних ситуацій, які мають місце у районах із високим ризиком наявності підвищеного вмісту фтору. У разі використання коагуляції з інших причин все одно може спостерігатися зниження концентрації фтору.

Експлуатація та обслуговування

Експлуатація побутових фільтраційних систем видалення фтору зазвичай є простою для користувачів. Потрібно дотримуватися необхідного часу контакту між водою та фільтраційним шаром, який варіюється залежно від фільтраційного матеріалу, задля забезпечення ефективного видалення фтору. Потрібно, щоб дистриб’ютор/продавець фільтрів організував проведення регулярного моніторингу якості води, заміну та/або відновлення матеріалу, і для цього потрібна співпраця з боку споживачів. Коли досягається максимальна поглинальна здатність побутового фільтру, фтор видаляється шляхом пропускання лугового розчину над фільтраційним шаром, після чого використовується кислотний розчин для його реактивації. Хімікати потрібно зберігати та використовувати обережно, і для цього потрібен висококваліфікований персонал у сервісному центрі. Фільтраційні матеріали після цього можна повторно використовувати для видалення фтору в подальшому.

Здоров’я та безпека

Технології видалення фтору не усувають мікробіологічне забруднення, і може знадобитися подальша фільтрація або дезінфекція. Очищена вода має постійно зберігатися у фільтрах або контейнерах для безпечного зберігання води. Мул, розчини для відновлення та насичені фільтраційні матеріали становлять загрозу для здоров’я та навколишнього середовища, і їх потрібно утилізувати у безпечний спосіб (наприклад, на полігоні далеко від джерел питної води). Оператори, залучені до виробництва або відновлення фільтраційних матеріалів, повинні пройти тренінг із заходів особистої безпеки, наприклад, правильного використання захисного обладнання.

Витрати

Вартість простого локального виготовленого фільтру може варіюватися у межах 20 – 40 доларів США, коли вже є готові виробничі потужності. Виробництво кістяного вугілля потребує багато праці та інфраструктури, і ці витрати також потрібно враховувати. У випадку необхідності імпортувати і транспортувати комерційні продукти вартість може вирости до 50 – 100 доларів США за фільтр. Проте відновлення матеріалу зменшує поточні витрати. У деяких постраждалих країнах (наприклад, Ефіопії, Кенії) невеликі надавачі послуг запровадили бізнес моделі на основі позик чи доставки товарів.

Соціальні та екологічні аспекти

Кістяне вугілля може не прийматися населенням у деяких районах з релігійних чи культурних причин. Потреба в очищенні води може бути не очевидною для користувачів, і можуть бути необхідні інформаційні кампанії та інтервенції із просування змін у поведінці (див. X.16). Мул, розчини для відновлення або насичені фільтраційні матеріали становлять загрозу для навколишнього середовища і повинні бути утилізовані у безпечний спосіб подалі від джерел питної води чи земельних ділянок, залучених до ведення сільського господарства.