用于含氟矿井水的生态除氟系统及生态除氟方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于含氟矿井水的生态除氟系统，包括通过管道依次连接的煤矸石过滤单元、第一氟离子测试单元和除氟单元；煤煤矸石过滤单元包括按照水流方向依次设置的第一煤矸石层、第二煤矸石层和石英砂层；第一氟离子测试单元包括第一氟离子测试仪；除氟单元包括植物矿物协同除氟单元和羟基磷灰石吸附除氟单元；植物矿物协同除氟单元包括由下至上依次设置的第一活性填料层和耐氟植物层，第一活性填料层中的第一活性填料为多孔陶瓷；羟基磷灰石吸附除氟单元包括第二活性填料层，第二活性填料层中的第二活性填料为羟基磷灰石。本发明专利技术还提供一种利用前述系统的生态除氟方法。该生态除氟系统及方法能够对含氟矿井水进行生态除氟，成本低、污染小。污染小。污染小。

【技术实现步骤摘要】
用于含氟矿井水的生态除氟系统及生态除氟方法


[0001]本专利技术属于吸附剂领域，具体涉及用于含氟矿井水的生态除氟系统及生态除氟方法。

技术介绍

[0002]氟是人体必需微量元素，摄入过量则危害健康，长期引用高氟水不仅会引发氟斑牙和氟骨症等氟中毒症状，而且会损伤甲状腺功能、降低儿童智力等。世界卫生组织(WHO)规定饮用水氟离子质量浓度限值为1.5mg/L，我国生活饮用水卫生标准规定氟离子质量浓度限值为1.0mg/L，近几十年来水体除氟技术一直备受关注。
[0003]含氟废水处理技术主要有混凝沉淀法、离子交换法、膜分离和电化学法、吸附法等，但是这些方法还存在诸多的问题，如化学试剂投加量较大、处理效率低、能耗高、成本高、处理后的废物易造成二次污染等。
[0004]含氟矿井水由于水量大、氟浓度低，其治理技术要求成本低、无二次污染等特点，传统氟污染废水处理技术能耗大、运行费用较高，应用于含氟矿井水的治理存在较大的限制，亟需开发一种成本低、无二次污染的绿色除氟技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种用于含氟矿井水的生态除氟系统，该生态除氟系统能够对含氟矿井水进行生态除氟，成本低、污染小，对环境友好；
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种利用前述生态除氟系统对含氟矿井水进行生态除氟的生态除氟方法。
[0007]为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
[0008]一种用于含氟矿井水的生态除氟系统，所述生态除氟系统包括通过管道依次连接的煤矸石过滤单元、第一氟离子测试单元和除氟单元；
[0009]所述煤煤矸石过滤单元包括按照水流方向依次设置的第一煤矸石层、第二煤矸石层和石英砂层，用于对进料的含氟矿井水依次进行过滤，得到滤后矿井水；
[0010]所述第一氟离子测试单元包括第一氟离子测试仪，用于对来自所述煤矸石过滤单元的滤后矿井水进行氟离子含量测试，得到氟离子含量<5mg/L的第一滤后矿井水，或者得到氟离子含量≥5mg/L的第二滤后矿井水；
[0011]所述除氟单元包括植物矿物协同除氟单元和羟基磷灰石吸附除氟单元；
[0012]所述植物矿物协同除氟单元包括由下至上依次设置的第一活性填料层和耐氟植物层，所述第一活性填料层中的第一活性填料为多孔陶瓷；所述第一活性填料层用于对来自所述第一氟离子测试单元的第一滤后矿井水进行吸附除氟，以吸附除去其中的氟离子；所述耐氟植物层用于对进入所述第一活性填料层的第一滤后矿井水进行吸收除氟，以进一步吸收除去其中的氟离子，得到第一除氟矿井水；
[0013]所述羟基磷灰石吸附除氟单元包括第二活性填料层，所述第二活性填料层中的第
二活性填料为羟基磷灰石；所述第二活性填料层用于对来自所述第一氟离子测试单元的第二滤后矿井水进行吸附除氟，以吸附除去其中的氟离子，得到第二除氟矿井水。
[0014]优选地，所述生态除氟系统还包括第二氟离子测试单元，所述第二氟离子测试单元包括第二氟离子测试仪，所述第二氟离子测试仪通过管道连接至所述羟基磷灰石吸附除氟单元的出水端，用于对来自所述羟基磷灰石吸附除氟单元的第二除氟矿井水进行氟离子含量测试，得到氟离子含量<1mg/L的第三除氟矿井水，或者得到1mg/L≤氟离子含量<5mg/L的第四除氟矿井水，或者得到氟离子含量≥5mg/L的第五除氟矿井水；
[0015]自所述第二氟离子测试仪的出水端设置有外排管道，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第三除氟矿井水输出以外排；和/或
[0016]自所述第二氟离子测试仪至所述植物矿物协同除氟单元设置有第一输水管道，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第四除氟矿井水输送至所述植物矿物协同除氟单元中进一步除氟；和/或
[0017]自所述第二氟离子测试仪至所述羟基磷灰石吸附除氟单元设置有第二输水管道，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第五除氟矿井水输送至所述羟基磷灰石吸附除氟单元中进一步除氟。
[0018]优选地，自所述第一氟离子测试单元至所述植物矿物协同除氟单元的管道上设置有第一阀门；自所述第一氟离子测试单元至所述羟基磷灰石吸附除氟单元的管道上设置有第二阀门。
[0019]优选地，所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀；所述生态除氟系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器，所述控制单元通过所述控制器分别与所述第一氟离子测试仪、所述第一阀门和所述第二阀门电连接。
[0020]优选地，所述外排管道上设置有第三阀门，所述第一输水管道上设置有第四阀门，所述第二输水管道上设置有第五阀门。
[0021]优选地，所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门均为电磁阀；所述第三阀门、所述第四阀门和所述第五阀门分别通过所述控制器与所述控制单元电连接。
[0022]优选地，所述第一煤矸石层中煤矸石的粒径为5
‑
8mm；和/或
[0023]所述第二煤矸石层中煤矸石的粒径为1
‑
3mm；和/或
[0024]所述石英砂层中石英砂的粒径为0.6
‑
1mm。
[0025]优选地，所述耐氟植物层中的耐氟植物为凤眼莲、水蕹菜、芦苇中的任一种或多种的组合。
[0026]优选地，所述多孔陶瓷的粒径为5
‑
10mm。
[0027]优选地，所述多孔陶瓷的孔隙率为20
‑
30v％。
[0028]优选地，所述多孔陶瓷的制备方法包括以下步骤：
[0029](1)将锯末、膨润土、水玻璃、沸石粉混合均匀，得到混合物；优选所述锯末、膨润土、水玻璃、沸石粉的质量比为(1
‑
3):(3
‑
7):1:(2
‑
6)；优选所述锯末的粒径为80
‑
120目；优选所述膨润土的粒径为80
‑
120目；优选所述沸石粉的粒径为80
‑
120目；
[0030](2)将步骤(1)所得混合物进行造粒，并晾干，得到颗粒物；优选所述颗粒物的粒径为5
‑
10mm；优选晾干温度为20
‑
40℃；
[0031](3)将步骤(2)所得颗粒物进行煅烧处理，得到多孔陶粒；
[0032](4)将步骤(3)所得多孔陶粒先用碱性溶液浸泡处理，再用铝盐溶液浸泡处理，得到所述多孔陶瓷。
[0033]优选地，所述多孔陶瓷的制备方法中，所述步骤(3)中，所述煅烧处理的处理温度为500
‑
700℃，处理时间为2
‑
3h。
[0034]优选地，所述多孔陶瓷的制备方法中，所述步骤(4)中，
[0035]所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；优选所述碱性溶液的浓度为2
‑
10wt％，比如5wt％；优选所述碱性溶液的浸泡时间为6
‑
20h，比如 12h；和/或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于含氟矿井水的生态除氟系统，其特征在于，所述生态除氟系统包括通过管道依次连接的煤矸石过滤单元、第一氟离子测试单元和除氟单元；所述煤煤矸石过滤单元包括按照水流方向依次设置的第一煤矸石层(1)、第二煤矸石层(2)和石英砂层(3)，用于对进料的含氟矿井水依次进行过滤，得到滤后矿井水；所述第一氟离子测试单元包括第一氟离子测试仪(4)，用于对来自所述煤矸石过滤单元的滤后矿井水进行氟离子含量测试，得到氟离子含量<5mg/L的第一滤后矿井水，或者得到氟离子含量≥5mg/L的第二滤后矿井水；所述除氟单元包括植物矿物协同除氟单元和羟基磷灰石吸附除氟单元；所述植物矿物协同除氟单元包括由下至上依次设置的第一活性填料层(5)和耐氟植物层(6)，所述第一活性填料层(5)中的第一活性填料为多孔陶瓷；所述第一活性填料层(5)用于对来自所述第一氟离子测试单元的第一滤后矿井水进行吸附除氟，以吸附除去其中的氟离子；所述耐氟植物层(6)用于对进入所述第一活性填料层(5)的第一滤后矿井水进行吸收除氟，以进一步吸收除去其中的氟离子，得到第一除氟矿井水；所述羟基磷灰石吸附除氟单元包括第二活性填料层(7)，所述第二活性填料层(7)中的第二活性填料为羟基磷灰石；所述第二活性填料层(7)用于对来自所述第一氟离子测试单元的第二滤后矿井水进行吸附除氟，以吸附除去其中的氟离子，得到第二除氟矿井水。2.根据权利要求1所述的生态除氟系统，其特征在于，所述生态除氟系统还包括第二氟离子测试单元，所述第二氟离子测试单元包括第二氟离子测试仪(41)，所述第二氟离子测试仪(41)通过管道连接至所述羟基磷灰石吸附除氟单元的出水端，用于对来自所述羟基磷灰石吸附除氟单元的第二除氟矿井水进行氟离子含量测试，得到氟离子含量<1mg/L的第三除氟矿井水，或者得到1mg/L≤氟离子含量<5mg/L的第四除氟矿井水，或者得到氟离子含量≥5mg/L的第五除氟矿井水；自所述第二氟离子测试仪(41)的出水端设置有外排管道(13)，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第三除氟矿井水输出以外排；和/或自所述第二氟离子测试仪(41)至所述植物矿物协同除氟单元设置有第一输水管道(14)，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第四除氟矿井水输送至所述植物矿物协同除氟单元中进一步除氟；和/或自所述第二氟离子测试仪(41)至所述羟基磷灰石吸附除氟单元设置有第二输水管道(15)，用于将来自所述第二氟离子测试单元的第五除氟矿井水输送至所述羟基磷灰石吸附除氟单元中进一步除氟。3.根据权利要求1或2所述的生态除氟系统，其特征在于，自所述第一氟离子测试单元至所述植物矿物协同除氟单元的管道上设置有第一阀门(8)；自所述第一氟离子测试单元至所述羟基磷灰石吸附除氟单元的管道上设置有第二阀门(9)；优选地，所述第一阀门(8)和所述第二阀门(9)均为电磁阀；所述生态除氟系统还包括控制单元，所述控制单元包括控制器，所述控制单元通过所述控制器分别与所述第一氟离子测试仪(4)、所述第一阀门(8)和所述第二阀门(9)电连接；优选地，所述外排管道(13)上设置有第三阀门(131)，所述第一输水管道(14)上设置有第四阀门(141)，所述第二输水管道(15)上设置有第五阀门(151)；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：何瑞敏，李井峰，包一翔，郭强，高振宇，王小龙，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，
类型：发明
国别省市：