Фтор – це забрудник підземних вод, отриманий із мінералів, присутніх у кам’янистій породі та ґрунтах (зазвичай відкладення вулканічного походження). На рівні понад 1,5 мг на літр він може безпосередньо впливати на здоров’я людей, тому його потрібно усувати задля гарантування безпечного водопостачання. Проте, оскільки негативний вплив на здоров’я має місце лише після довготривалої дії та потрібен час на запровадження процесів усунення фтору, вони більше підходять для етапів стабілізації та відновлення.

Вплив споживання фтору з різних джерел на здоров’я, включаючи питну воду, протягом тривалого часу включає флюороз зубів (у дитинстві), біль у суглобах, за чим слідують деформації скелету, а також проблеми не пов’язані зі скелетом (наприклад, сонливість, погіршення когнітивних здібностей). Його можна усунути шляхом абсорбції/іонного обміну кальцієво-фосфатних чи алюмінієво-оксидних фільтраційних матеріалів, або завдяки процесам очищення з використанням утворення осаду та коагуляції. Усунення фтору є можливим у різних обсягах – від масштабного постачання питної води та до рівня домогосподарств з використанням фільтрів для усунення фтору H.13 .

Проєктні міркування

Жодна технологія усунення фтору не підходить абсолютно для всіх умов, тому вибір технології залежить від місцевої ситуації. Фактори, які особливо впливають на це рішення, включають наявне фінансування, концентрацію фтору і рівень рН неочищеної води, вимоги щодо експлуатації та обслуговування, наявність сировини та прийняття технології населенням. Хоча існують різноманітні сучасні технології видалення фтору (наприклад, зворотний осмос T.15 , електродіаліз та дистиляція), у країнах з низьким рівнем доходу зазвичай використовують процеси коагуляції/утворення осаду чи адсорбції/іонного обміну. У випадку коагуляції та утворення осаду додані хімікати, такі як солі кальцію та алюмінію, здійснюють утворення осадів, які зв’язують фтор і тоді можуть усуватися із використанням традиційної седиментації та фільтрації. Найбільш широко застосовуваним на рівні громади методом є техніка Нальгонда, що використовує доданий сульфат алюмінію та гідроксид кальцію (вапно). Доза хімікату варіюється залежно від концентрації фтору в підземних водах, і її потрібно обчислити задля уникнення надмірного чи недостатнього дозування. Основними перевагами коагуляції/утворення осаду є помірні витрати на очищення та місцева наявність хімікатів, але водночас потрібне щоденне постачання хімікатів, також необхідно належним чином утилізувати мул.

Адсорбція/іонний обмін пропускає воду через шар пористого матеріалу (контактний шар) для усунення фтору шляхом адсорбції до матеріалу контактного шару. Належні матеріали контактного шару включають активований оксид алюмінію або кальцієво-фосфатні матеріали, наприклад, синтетичний гідроксиапатит чи кістяне вугілля. Важливою перевагою адсорбції/іонного обміну є те, що багато фільтраційних матеріалів підлягають відновленню після досягнення максимального поглинання. У такому разі фтор усувають шляхом пропускання лужного розчину над фільтраційним шаром, після чого слідує повторна активація кислим розчином до повторного використання, але спроможності фільтраційного матеріалу усувати фтор зменшуються із кожним циклом відновлення. Недоліками адсорбції/іонного обміну є те, що активований оксид алюмінію зазвичай не завжди є локально доступним або може бути занадто дорогим, тоді як якість кістяного вугілля може настільки сильно варіюватися, що потрібно постійно здійснювати моніторинг якості, а також знадобляться навички для його виробництва. Синтетичний гідроксиапатит, який за хімічним складом є подібним до кістяного вугілля, зазвичай має вищу поглинаючу здатність із меншою варіативністю у якості. Іншими техніками видалення фтору є електрокоагуляція (поєднання електрохімії, коагуляції та утворення осаду) та техніка Накуру (поєднання утворення осаду та адсорбції). Більшість технік може усувати понад 90% фтору, хоча вищий рівень рН/лужність можуть зробити деякі техніки менш ефективними (наприклад, при таких високих рівнях активований оксид алюмінію та коагуляція/утворення осаду є менш ефективними).

Матеріали

Матеріали залежать від виду обраного процесу видалення фтору та можуть включати фізичну інфраструктуру з очищення води, фільтраційні матеріали та різноманітні хімікати для очищення чи відновлення матеріалу. Деякі з них можуть бути недоступні локально.

Придатність

Видалення фтору є більш підходящим для етапів стабілізації та відновлення, оскільки негативний вплив фтору на здоров’я є результатом лише тривалого використання забрудненого джерела води. Потрібно реагувати на вищі рівні фтору, проте на гострому етапі в умовах надзвичайної ситуації увагу перш за все зосереджують на забезпеченні достатньої кількості води, яку можна пити. Коли в умовах надзвичайної ситуації використовують коагуляцію ( T.4 , T.5 ), рівень фтору буде зменшуватися у будь-якому випадку. 

Експлуатація та обслуговування

Різні заходи з експлуатації та обслуговування потрібні для кожної із систем, проте більшість із них пов’язана з суттєвими вимогами щодо експлуатації та обслуговування. У випадку коагуляції/утворення осаду експлуатація та обслуговування передбачають щоденне дозування хімікатів та видалення мулу, і часто потрібне електропостачання для установки. У випадку адсорбції/іонного обміну експлуатація та обслуговування є менш частими, проте за потреби передбачають відновлення фільтраційного шару із використанням лужних матеріалів і кислот. Такі хімікати потрібно зберігати і використовувати з обережністю, тому це зазвичай простіше робити на централізованому рівні. 

Здоров’я та безпека

Коагуляція/утворення осаду продукують мул щодня, а адсорбція/іонний обмін насичують фільтраційний матеріал із часом. Обидва методи можуть становити загрозу для навколишнього середовища, і відходи потрібно утилізувати безпечно (наприклад, полігон, розташований далеко від джерел питної води). Відновлення матеріалів контактного шару із використанням лужних матеріалів та кислот може бути небезпечним і потребує проведення належного навчання для операторів, а також забезпечення особистим захисним спорядженням (окулярами, спецодягом, рукавицями, взуттям).

Витрати

Деякі процеси є дорожчими за інші. Витрати пов’язані із матеріалами, які використовуються чи повторно використовуються (наприклад, хімікати чи фільтраційні матеріали), інфраструктурою (наприклад, установка з очищення води, змішувач чи сушильня) та працею, необхідною для виробництва чи відновлення матеріалів (наприклад, досить багато роботи потрібно для виготовлення кістяного вугілля). У випадку більшості процесів витрати зазвичай є занадто високими для їх використання на рівні домогосподарства чи громади без якогось зовнішнього/урядового фінансування, особливо, у випадках коли рівні фтору є вищими і цикли відновлення потрібно реалізовувати частіше.

Соціальні та екологічні аспекти

У деяких районах кістяне вугілля може бути неприйнятним для населення з огляду на релігійні чи культурні міркування. У випадку коагуляції/утворення осаду вищий рівень сульфатів в очищеній воді може зробити її неприйнятною для користувачів. Запровадження очищення від фтору на рівні громади вимагає участі та залучення всіх зацікавлених сторін від самого початку. У разі низького рівня обізнаності знадобляться інтервенції із метою поширення інформації та стимулювання змін у поведінці (див. X.16). Довгостроковий вплив отруєння фтором є неочевидним, і користувачі можуть неохоче приймати таке очищення, якщо це призведе до більших витрат. Розчини для проведення відновлення чи насичені фільтраційні матеріали становлять загрозу для навколишнього середовища, тому їх потрібно утилізувати у безпечний спосіб подалі від джерел питної води чи земельних ділянок, які використовуються у процесі ведення сільського господарства.