一种矿井水深度除氟系统及方法与流程

本发明涉及一种矿井水处理系统及方法，特别涉及一种矿井水深度除氟系统及方法，属于水处理
技术领域：
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背景技术：
：我国内蒙古、山西、陕西等地区煤矿矿井水氟化物浓度普遍较高，一般为2~10mg/l。我国西部地区煤矿多处于严重缺水地区，受纳水体有限，部分煤矿要求氟化物排放浓度需达到《地表水环境质量标准》（gb3838-2002）ⅲ类要求（标准限值1mg/l）。目前，废水除氟方法主要包括化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、反渗透、电渗析和离子交换法。化学沉淀法产水氟化物浓度一般仅能降低至8～10mg/l。混凝沉淀法对进水ph要求较高，对于高氟水，混凝剂投加量过高。吸附法处理效率有限，吸附剂使用寿命短，再生能力差。反渗透占地面积小，操作管理简单，处理效果好，自动化程度高，但投资较高，浓盐水处理难度大。电渗析法能耗高，维护费用高，可持续性较差。离子交换法由于交换剂对氟离子的选择性低，除氟效果较为有限。针对矿井水水质特点，提高除氟效果，降低操作管理强度，开发经济合理的工艺体系是矿井水除氟领域需要解决的关键问题。因此，如何提供一种矿井水深度除氟系统及方法，以强化除氟效果，提高产水效率，减少药剂投加量，简化操作管理是本领域目前需要解决的技术问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种可强化除氟效果，提高产水效率，减少药剂投加量的矿井水深度除氟系统，解决以上
背景技术：
中提出的问题。本发明的另一目的在于提供一种矿井水深度除氟方法，在减轻操作管理强度的同时提高处理效果。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种矿井水深度除氟系统，包括澄清池a、超滤装置、反渗透装置、澄清池b、氟化物在线监测装置、主管路和回流管路；所述的澄清池a、超滤装置和反渗透装置通过主管路依次连通，所述的澄清池b通过回流管路连通反渗透装置和超滤装置，所述的氟化物在线监测装置设于回流管路上；所述的主管路包括进水管a、出水管a、超滤产水管和反渗透产水管，进水管a连通澄清池a进水口，出水管a连通澄清池a出水口和超滤装置进水口，超滤产水管连通超滤装置出水口和反渗透装置进水口，反渗透产水管连通反渗透装置出水口；所述的回流管路包括超滤浓水管、反渗透浓水管、支路管a、支路管b和出水管b，超滤浓水管连通超滤装置回流出口和澄清池a回流进口，反渗透浓水管通过支路管a连通反渗透装置回流出口和超滤装置回流进口，反渗透浓水管通过支路管b连通反渗透装置回流出口和澄清池b进水口，澄清池b出水口通过出水管b连通超滤装置回流进口；所述的支路管a和支路管b上分别设有支路阀a和支路阀b。作为优选，所述的澄清池a上设有加药管a和排泥管a。作为优选，所述的澄清池b上设有加药管b、加药管c和排泥管b。一种采用所述矿井水深度除氟系统进行矿井水深度除氟的方法，该方法包括以下步骤：（1）开启系统，使高氟矿井水由进水管a流入澄清池a，将铝系混凝剂和聚丙烯酰胺以水溶液形式加入澄清池a，调整加药量使出水管a出水浊度维持在1~4ntu，在矿井水发生混凝沉淀反应后，上清液通过出水管a进入超滤装置，沉淀物排出澄清池a；（2）超滤装置的产水通过超滤产水管进入反渗透装置，超滤浓水通过超滤浓水管回流至澄清池a，反渗透装置的产水通过反渗透产水管排出系统；（3）当氟化物在线监测装置反馈氟化物浓度＜15mg/l时，开启支路阀a，关闭支路阀b，使反渗透浓水由支路管a回流至超滤装置，继续步骤（2）；（4）当氟化物在线监测装置反馈氟化物浓度≥15mg/l时，关闭支路阀a，开启支路阀b，反渗透浓水由支路管b回流至澄清池b，将氯化钙和铝系混凝剂以水溶液形式加入澄清池b，投加的氯化钙与氟离子的摩尔比控制在1.8~2.3，铝系混凝剂投加量控制在10~40mg/l，由支路管b流入的反渗透浓水在澄清池b进行化学沉淀和絮凝反应后，上清液通过出水管b回流至超滤装置，继续步骤（2），沉淀物排出澄清池b。作为优选，所述高氟矿井水氟化物含量为1~8mg/l，这一区间范围内的进水，经多次试验证明本发明处理方法可以实现稳定除氟。本发明的有益效果是：（1）本发明的一种矿井水深度除氟系统集成混凝沉淀、化学沉淀、反渗透多种工艺技术优势，达到深度除氟效果，提高抗冲击负荷能力和整体运行稳定性。（2）本发明可缩短反应时间，减少沉淀药剂投加量，自动化程度高，可简化操作管理。（3）本发明可有效提高产水能力，解决反渗透浓水氟化物处理难题。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1是本发明的系统结构示意图；图中：1、澄清池a，11、进水管a，12、出水管a，13、加药管a，14、排泥管a，2、超滤装置，21、超滤产水管，22、超滤浓水管，3、反渗透装置，31、反渗透产水管，32、反渗透浓水管，321、支路管a，322、支路管b，323、支路阀a，324、支路阀b，4、澄清池b，41、出水管b，42、加药管b，43、加药管c，44、排泥管b，5、氟化物在线监测。具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。实施例：如图1所示的一种矿井水深度除氟系统，包括澄清池a1、超滤装置2、反渗透装置3、澄清池b4、氟化物在线监测装置5、主管路和回流管路。澄清池a、超滤装置和反渗透装置通过主管路依次连通，澄清池b通过回流管路连通反渗透装置和超滤装置，氟化物在线监测装置设于回流管路上。澄清池a上设有加药管a13和排泥管a14，澄清池b上设有加药管b42、加药管c43和排泥管b44。主管路包括进水管a11、出水管a12、超滤产水管21和反渗透产水管31，进水管a连通澄清池a进水口，出水管a连通澄清池a出水口和超滤装置进水口，超滤产水管连通超滤装置出水口和反渗透装置进水口，反渗透产水管连通反渗透装置出水口。回流管路包括超滤浓水管22、反渗透浓水管32、支路管a321、支路管b322和出水管b41，超滤浓水管连通超滤装置回流出口和澄清池a回流进口，反渗透浓水管通过支路管a连通反渗透装置回流出口和超滤装置回流进口，反渗透浓水管通过支路管b连通反渗透装置回流出口和澄清池b进水口，澄清池b出水口通过出水管b连通超滤装置回流进口。支路管a和支路管b上分别设有支路阀a323和支路阀b324。一种采用以上所述的矿井水深度除氟系统进行矿井水深度除氟的方法，具体步骤如下：（1）开启系统，使高氟矿井水由进水管a流入澄清池a，将铝系混凝剂和聚丙烯酰胺以水溶液形式加入澄清池a，调整加药量使出水管a出水浊度维持在1.23~3.36ntu，在矿井水发生混凝沉淀反应后，上清液通过出水管a进入超滤装置，沉淀物由排泥管a排出澄清池a；（2）超滤装置的产水通过超滤产水管进入反渗透装置，超滤浓水通过超滤浓水管回流至澄清池a，反渗透装置的产水通过反渗透产水管排出系统；（3）当氟化物在线监测装置反馈氟化物浓度＜15mg/l时，开启支路阀a，关闭支路阀b，使反渗透浓水由支路管a回流至超滤装置，继续步骤（2）；（4）当氟化物在线监测装置反馈氟化物浓度≥15mg/l时，关闭支路阀a，开启支路阀b，反渗透浓水由支路管b回流至澄清池b，将氯化钙和铝系混凝剂以水溶液形式加入澄清池b，投加的氯化钙与氟离子的摩尔比控制在1.87~2.06，铝系混凝剂投加量控制在10~15mg/l，由支路管b流入的反渗透浓水在澄清池b进行化学沉淀和絮凝反应后，上清液通过出水管b回流至超滤装置，继续步骤（2），沉淀物由排泥管b排出澄清池b。在处理水量为2.5m3/h，中试用水为陕西某煤矿矿井水，采用本实施例的系统及方法，连续运行16天的水质监测数据如表1所示，反渗透回收率率为74.3%~76.1%，药剂投加成本为0.28元/吨水。表1中试运行期间的水质监测数据水质指标系统进水系统出水氟化物/(mg·l-1)2.5~3.30.08~0.31浊度/ntu343~5310.03~0.17以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。当前第1页12