含氟矿井水预调节二次处理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种含氟矿井水预调节二次处理系统，该系统是由反馈控制单元、加药反应单元、沉降单元和深度处理单元连接而成，具体是：检测矿井水进出水水质水量，以及控制药剂投加和底泥回流的反馈控制单元，所述反馈控制单元包括含氟矿井水的进水口和出水口；调控矿井水离子组成和pH值，以及除氟剂投加的加药反应单元，所述加药反应单元包括加药反应池；静置沉淀除氟的沉降单元，所述沉降单元包括沉淀池和压滤筛分系统；二次反应深度除氟的深度处理单元；所述深度处理单元包括3

【技术实现步骤摘要】
含氟矿井水预调节二次处理系统


[0001]本技术属于矿井水处理
，具体涉及一种含氟矿井水预调节二次处理系统。

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，本技术提出了一种含氟矿井水预调节二次处理系统，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]一种含氟矿井水预调节二次处理系统，该系统是由反馈控制单元、加药反应单元、沉降单元和深度处理单元连接而成，具体是：
[0008]检测矿井水进出水水质水量，以及控制药剂投加和底泥回流的反馈控制单元，所述反馈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；
[0009]调控矿井水离子组成和pH值，以及除氟剂投加的加药反应单元，所述加药反应单元包括加药反应池；
[0010]静置沉淀除氟的沉降单元，所述沉降单元包括沉淀池和压滤筛分系统；
[0011]二次反应深度除氟的深度处理单元；所述深度处理单元包括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
中部设置填料层，所述填料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]反馈控制单元用于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)、控制药剂投加和底泥回流，加药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，深度处理单元用于深度诱导结晶除氟，各单元之间可以通过管道或者堰槽连接。
[0013]本技术中，含氟矿井水首先经过反馈控制单元，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，之后矿井水进入加药反应单元的加药反应池，通过终端控制系统调节矿井水中离子配比和pH，然后矿井水进入加药反应池，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，用于深度处理单元，沉降单元出水进入深度处理单元进行诱导结晶深度除氟。
[0014]作为优选，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。
[0015]作为优选，所述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；加药反应池设有搅拌装置，并采用上进下出的进出水方式。搅拌速度控制在100～300r/min。
[0016]作为优选，所述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，并与加药反应池连接，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。
[0017]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填料层。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。
[0018]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，另一侧底部设置排污管，设置排污管的一侧池壁顶部还设置溢流堰。
[0019]作为优选，诱导结晶反应池池体内部，在反应池进水口和排污管的上方位置设有用于支撑填料层的填料层底托。
[0020]作为优选，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，第二个挡板与排污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。
[0021]作为优选，反馈控制单元中，
[0022]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。
[0023]作为优选，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。
[0024]本技术通过加药反应池使矿井水pH在6～8的范围内，之后矿井水进入沉降单
元初步沉淀除氟，产生的沉淀部分回流，部分压滤筛分制成填料层用于深度处理单元。最后矿井水经过深度处理单元出水，完成矿井水中氟化物的深度处理。该系统针对不同水质的矿井水实现了自动调节加药的在线流水作业。本技术提供的技术系统及除氟药剂能将矿井水中的氟化物有效去除，出水氟含量＜1.0mg/L，降低药剂的使用量和系统运行的成本投入。
[0025]本技术的有益效果是：本技术所述的含氟矿井水预调节二次处理系统及工艺，对水质浮动的矿井水实现了自动控制加药的在线作业，精确控制钙氟比和pH，通过两步除氟和底泥回流减少药剂的使用量，增加了系统的抗冲击能力，使得出水氟含量≤1mg/L，具有控制简单、自动化程度高、成本低、处理效果稳定的特点。
附图说明
[0026]图1为本技术含氟矿井水预调节二次处理系统的结构示意图；
[0027]图2为本技术诱导结晶反应池的俯视图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟矿井水预调节二次处理系统，其特征在于，该系统是由反馈控制单元、加药反应单元、沉降单元和深度处理单元连接而成，具体是：检测矿井水进出水水质水量，以及控制药剂投加和底泥回流的反馈控制单元(1)，所述反馈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；调控矿井水离子组成和pH值，以及除氟剂投加的加药反应单元(2)，所述加药反应单元包括加药反应池(21)；静置沉淀除氟的沉降单元(3)，所述沉降单元包括沉淀池(31)和压滤筛分系统(34)；二次反应深度除氟的深度处理单元(4)；所述深度处理单元包括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填料层(42)，所述填料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。2.根据权利要求1所述的一种含氟矿井水预调节二次处理系统，其特征在于：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预调节二次处理系统，其特征在于：所述加药反应池设有加药装置；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；加药反应池设有搅拌装置，并采用上进下出的进出水方式。4.根据权利要求1所述的一种含氟矿井水预调节二次处理系统，其...

【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：陕西长武亭南煤业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：