一种含氟矿井水深度处理系统及工艺技术方案

本发明专利技术属于矿井水处理技术领域，具体涉及一种含氟矿井水深度处理系统及工艺。本发明专利技术中，含氟矿井水首先经过检测控制单元，获取矿井水的水量、pH和氟、钙、碳酸氢根离子浓度，并反馈至终端控制系统，之后矿井水进入调剂反应单元的调剂池，通过终端控制系统调节矿井水中离子配比和pH，然后矿井水进入药剂反应池，通过终端控制系统投加除氟剂，之后矿井水进入沉降单元的沉淀池进行沉淀除氟，沉淀后的底泥部分通过底泥回流计量泵回流，剩余通过压滤计量泵进入压滤筛分系统分级，用于深度去除单元，沉降单元出水进入深度去除单元进行诱导结晶深度除氟。深度除氟。深度除氟。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟矿井水深度处理系统及工艺


[0001]本专利技术属于矿井水处理
，具体涉及一种含氟矿井水深度处理系统及工艺。

技术介绍

[0002]我国是煤炭产业大国，一般煤炭在开采的过程中会因地下涌水而产生大量的矿井水，有研究表明平均开采1吨煤将会产生4吨左右的矿井水，例如黄河流域煤炭年产量占到了全国的70％，其相应的矿井水水量达到了12亿吨以上。由于氟是一种亲石元素，在地层中的含量较高，在煤炭中氟的含量大约在150mg/kg 左右，为此许多煤矿的矿井水存在氟含量超过《地表水环境质量标准》中III类水对氟化物限值(1.0mg/L)的现象，最大可达到10mg/L以上，这严重影响到周边地区人们的饮用水安全，特别是水资源短缺的地区。一旦饮用水中氟含量超过 3mg/L，会致使人类产生氟中毒、认知障碍、不孕不育、器官损害等健康问题。
[0003]目前矿井水处理工艺主要是混凝沉淀+无阀滤池，该工艺无法将矿井水中的氟化物有效去除。针对水中氟化物去除的工艺有混凝沉淀法、吸附法、膜分离法、电凝法等等，但是单一的工艺技术均具有相应的缺点，例如混凝沉淀法要达到出水氟含量≤1.0mg/L的标准需要投加大量的混凝和絮凝药剂，吸附法吸附氟的容量有限需要频繁再生等等。此外针对处理水量较大的矿井水，除氟整体的成本也是最大的问题。
[0004]为了有效经济地处理含氟的矿井水，需要寻求一种或多种工艺以提高除氟的效率，在将矿井水中氟含量降至1.0mg/L以下的同时减少整体工艺成本的投入。

技术实现思路

[0005]针对高氟含量的煤矿矿井水，本专利技术提出了一种含氟矿井水深度处理系统，目的是通过该系统对含氟矿井水进行深度处理，可以精确控制药剂的投加，并去除矿井水中大部分的氟化物，使出水含氟化含量降低至1.0mg/L以下。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种含氟矿井水深度处理系统，该系统包括：
[0008]检测矿井水进出水水质水量，包括流量、pH值和氟、钙、碳酸氢根离子浓度，以及控制药剂投加和底泥回流的检测控制单元；
[0009]调控矿井水离子组成(使钙氟离子比≥5∶1)和pH值，以及除氟剂投加的调剂反应单元；
[0010]静置沉淀除氟的沉降单元，所述沉降单元主要包括沉淀池；
[0011]二次反应深度除氟的深度去除单元；所述深度去除单元包括3
‑
5组诱导结晶反应池，沉淀池的顶部出水管路与诱导结晶反应池底部的反应池进水口连接，诱导结晶反应池中部设置中间反应层，所述中间反应层填充沉降单元中沉淀除氟得到的底泥，进一步分级压滤筛分得到的固体；
[0012]各单元之间通过管道或者堰槽连接。
[0013]检测控制单元用于检测矿井水进出水水质水量、控制药剂投加和底泥回流，调剂反应单元用于调节矿井水中的离子配比和添加除氟剂，沉降单元用于初步沉淀去除部分氟化物，深度去除单元用于深度诱导结晶除氟，各单元之间通过管道或者堰槽连接。
[0014]本专利技术中，含氟矿井水首先经过检测控制单元，获取矿井水的水量、pH和氟、钙、碳酸氢根离子浓度，并反馈至终端控制系统，之后矿井水进入调剂反应单元的调剂池，通过终端控制系统调节矿井水中离子配比和pH，然后矿井水进入药剂反应池，通过终端控制系统投加除氟剂，之后矿井水进入沉降单元的沉淀池进行沉淀除氟，沉淀后的底泥部分通过底泥回流计量泵回流，剩余通过压滤计量泵进入压滤筛分系统分级，用于深度去除单元，沉降单元出水进入深度去除单元进行诱导结晶深度除氟。
[0015]作为优选，所述检测控制单元包括含氟矿井水的进水口和出水口，对矿井水进出水水质水量进行检测的在线检测设备，对在线检测设备得到的信息进行处理并反馈调节的终端控制系统，由终端控制系统对药剂投加量和底泥回流量进行控制；
[0016]在线检测设备包括检测矿井水的流量计、氟离子在线检测设备、钙离子在线监测设备、碳酸氢根在线检测设备和pH检测装置，在线检测设备与终端控制系统连接。
[0017]作为优选，所述调剂反应单元由调剂池、药剂反应池组成，调剂池和药剂反应池分别设有加药装置；
[0018]加药装置由配药罐和加药计量泵组成，加药计量泵受终端控制系统控制；
[0019]调剂池和药剂反应池均设有搅拌装置，并采用上进下出的进出水方式。
[0020]搅拌速度控制在100～300r/min。
[0021]作为优选，所述调剂池主要调节钙离子浓度和pH值，使钙氟离子比≥5∶1，
[0022]所述药剂反应池主要投加除氟剂，所述除氟剂的组成为26～36％Al2O3、2～16％ Ca5(PO4)3F、5～7％SiO2、10～22％Na3PO4、10～15％CaCl2，余量为水。所述除氟剂除氟的主要原理包括混凝吸附的促沉作用和低溶度积氟磷酸钙的诱导结晶作用，相比于普通市面上的除氟剂其效能提高了近四倍。
[0023]作为优选，所述沉降单元包括沉淀池和压滤筛分系统，与药剂反应池相连的沉淀池包含沉降区和泥斗区，泥斗区的侧部和底部均布有排泥管，侧部的排泥管连接有回流计量泵，并与药剂反应池连接，底部的排泥管连接压滤计量泵，并与压滤筛分系统连接，回流计量泵、压滤计量泵均受终端控制系统控制，间歇性排泥。
[0024]作为优选，所述压滤筛分系统采用分级筛分，筛分粒径为1～50μm，压滤筛分得到的固体经固形处理后用于填充中间反应层。固形处理的目的是将底泥颗粒处理成便于堆叠的方形块状物。
[0025]作为优选，所述诱导结晶反应池一侧底部设置反应池进水口，另一侧底部设置清理排水管，设置清理排水管的一侧池壁顶部还设置溢流堰；
[0026]诱导结晶反应池池体内部，在反应池进水口和清理排水管的上方位置设有用于支撑中间反应层的中间反应层底托；
[0027]诱导结晶反应池内部由两个反应池挡板分隔成左、中、右三段，第一个挡板与反应池进水口相邻且固定于反应池底部，使左段的水经第一个挡板顶部溢流至中段，第二个挡板与清理排水管相邻且与反应池底部留有间隙，使中段的水从第二个挡板底部流通至右段。
[0028]作为优选，检测控制单元中，
[0029]在线检测设备分别设置在含氟矿井水的进水口和出水口，对矿井水进出水水质水量进行检测，多个在线检测设备分别与终端控制系统电信号连接，通过终端控制系统对药剂投加量和底泥回流量进行调控，
[0030]每个加药装置的加药计量泵均设置阀门，阀门的开关与终端控制系统电信号连接；回流计量泵、压滤计量泵分别设置阀门，阀门的开关与终端控制系统电信号连接。
[0031]一种含氟矿井水深度处理工艺，该工艺依次包括如下步骤：
[0032]S1、含氟矿井水经悬浮物去除预处理后，经进水口进入权利要求1所述的含氟矿井水深度处理系统，进水的流量、pH值和氟、钙、碳酸氢根离子浓度的信息经在线检测设备检测后，反馈至终端控制系统；
[0033]S2、矿井水进入调剂反应单元，由终端控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于，该系统包括：检测矿井水进出水水质水量，包括流量、pH值和氟、钙、碳酸氢根离子浓度，以及控制药剂投加和底泥回流的检测控制单元(1)；调控矿井水离子组成和pH值，以及除氟剂投加的调剂反应单元(2)；静置沉淀除氟的沉降单元(3)，所述沉降单元主要包括沉淀池(31)；二次反应深度除氟的深度去除单元(4)；所述深度去除单元包括3
‑
5组诱导结晶反应池(41)，沉淀池(31)的顶部出水管路与诱导结晶反应池(41)底部的反应池进水口(414)连接，诱导结晶反应池中部设置中间反应层(42)，所述中间反应层填充沉降单元中沉淀除氟得到的底泥，进一步分级压滤筛分得到的固体；各单元之间通过管道或者堰槽连接。2.根据权利要求1所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述检测控制单元包括含氟矿井水的进水口(10)和出水口(12)，对矿井水进出水水质水量进行检测的在线检测设备，对在线检测设备得到的信息进行处理并反馈调节的终端控制系统(13)，由终端控制系统对药剂投加量和底泥回流量进行控制；在线检测设备包括检测矿井水的流量计、氟离子在线检测设备、钙离子在线监测设备、碳酸氢根在线检测设备和pH检测装置，在线检测设备与终端控制系统连接。3.根据权利要求1所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述调剂反应单元由调剂池(21)、药剂反应池(22)组成，调剂池和药剂反应池分别设有加药装置；加药装置由配药罐和加药计量泵组成，加药计量泵受终端控制系统控制；调剂池和药剂反应池均设有搅拌装置，并采用上进下出的进出水方式。4.根据权利要求3所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述调剂池主要调节钙离子浓度和pH值，使钙氟离子比≥5∶1，所述药剂反应池主要投加除氟剂，所述除氟剂的组成为26～36％Al2O3、2～16％Ca5(PO4)3F、5～7％SiO2、10～22％Na3PO4、10～15％CaCl2，余量为水。5.根据权利要求3所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述沉降单元包括沉淀池(31)和压滤筛分系统(34)，与药剂反应池相连的沉淀池包含沉降区和泥斗区，泥斗区的侧部和底部均布有排泥管，侧部的排泥管连接有回流计量泵(32)，并与药剂反应池连接，底部的排泥管连接压滤计量泵(33)，并与压滤筛分系统(34)连接，回流计量泵、压滤计量泵均受终端控制系统控制。6.根据权利要求5所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述压滤筛分系统采用分级筛分，筛分粒径为1～50μm，压滤筛分得到的固体经固形处理后用于填充中间反应层。7.根据权利要求1所述的一种含氟矿井水深度处理系统，其特征在于：所述诱导结晶反应池一侧底部设置反应池进水口(414)，另一侧底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，徐旭峰，杨桂磊，郑利祥，徐志远，崔东锋，刘平，杨洋，黄文先，李锐，张兵，
申请(专利权)人：中煤科工集团杭州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：