CN110510774A - 一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿井水的处理方法,尤其涉及一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法和系统,属于水处理技术领域。本发明方法包括以下步骤:(1)过滤预处理;(2)一级膜浓缩处理;(3)一级化学处理;(4)二级膜浓缩处理;(5)二级化学处理;(6)三级膜浓缩处理;(7)三级化学处理和(8)均质混合处理。该方法通过膜浓缩和化学沉淀的工艺协同创新,充分发挥膜浓缩处理出水水质高和化学处理高氟浓水除氟效果好的特点,将步骤(7)处理后的含氟上清液均质混入经步骤(2)、(4)、(6)处理后收集得到的淡水中。均质混合水氟化物含量小于1.0mg/L,实现混合水达标排放或资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井水的处理方法,尤其涉及一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法和系统,属于水处理技术领域。
背景技术
煤矿矿井水是一种具有行业特色的污染源,也是一种重要的水资源。将煤矿矿井水有效处理后作为水资源加以充分利用,具有明显的经济社会效益,是矿区今后发展循环经济和实现可持续发展的重要途径。
与一般矿井水相比,含氟矿井水具有污染危害性大,排放标准要求高和处理难度大等特点,同时含氟矿井水伴随高含盐量,给矿井水的处理排放或资源化利用带来了挑战。若处理不达标直接排放,不仅严重污染矿区的生态环境,甚至还会威胁周边居民身体健康,给煤矿生产带来了很大的环保风险。因此,对含氟矿井水的妥善处理既是煤矿企业社会责任的担当,也是保证煤矿企业水资源回用的必由之路。
低氟矿井水除氟一般采用膜分离法、吸附法、离子交换法、混凝沉淀法等。除氟传统方法是用吸附剂吸附来除氟,这种方法一是吸附剂用量大、吸附到一定程度后就会饱和,无法再吸附除氟;二是饱和吸附剂需要用酸碱来再生,再生过程操作复杂、酸碱的二次污染严重、而且再生过程对吸附剂有材料损耗和吸附性能衰减等问题,一定程度上增加了经济成本,长期运行处理效果也不稳定。
高氟废水降氟一般采用沉淀法。沉淀法具有除氟效率高、运行成本低和协同去除部分硫酸根离子等优点。但最大的不足就是出水氟化物残余浓度仍大于10mg/L(一般约为15mg/L),仍高于《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)中规定10mg/L的氟化物排放限值要求。因此,为了经济合理解决含盐量大于1000mg/L的含氟矿井水的处理难题,减少盐分对除氟效果影响,提高含氟矿井水的资源化问题,克服单一处理工艺存在的不足,提供一种含盐量大于1000mg/L的含氟矿井水除氟协同处理的方法和系统具有实际意义。
发明内容
本发明为克服上述不足,提供一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法,该方法可处理含盐量大于1000mg/L的含氟矿井水,该方法通过膜浓缩和化学沉淀的协同处理工艺,优化工艺运行参数,提高含氟矿井水除氟效果,实现含氟矿井水处理后达标排放或资源化利用目的。
为实现上述发明目的,本发明采用如下的技术方案:
一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法,所述处理方法包括以下步骤:
(1)将净化处理后的含氟矿井水通过超滤膜进行过滤预处理,去除悬浮颗粒物,得到预处理出水;
(2)将步骤(1)得到的预处理出水通过一级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到一级膜浓缩处理后的淡水1和高氟浓水1;
(3)将步骤(2)得到的高氟浓水1通过一级化学处理单元进行一级化学处理,去除高氟浓水1中大部分的氟离子,得到含氟上清液1和化合物沉泥;
(4)将步骤(3)得到的含氟上清液1通过二级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到二级浓缩处理后的淡水2和高氟浓水2;
(5)将步骤(4)得到的高氟浓水2通过二级化学处理单元进行二级化学处理,去除高氟浓水2中大部分的氟离子,得到含氟上清液2和化合物沉泥;
(6)将步骤(5)得到的含氟上清液2通过三级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到三级浓缩处理后的淡水3和高氟浓水3;
(7)将步骤(6)得到的高氟浓水3通过三级化学处理单元进行三级化学处理,去除高氟浓水3中大部分的氟离子,得到含氟上清液3和化合物沉泥;
(8)将步骤(7)得到的含氟上清液3均质混入经步骤(2)、(4)、(6)膜浓缩处理后收集得到的淡水1、淡水2和淡水3混合水体中,均质混合水的氟化物含量小于1.0mg/L,实现达标排放或资源化回用。
本发明对高含盐量的含氟矿井水处理思路是将沉淀法处理后的上清液与膜分离方法协同,再次返回到膜浓缩系统中进行除氟或利用膜浓缩系统中的产品水稀释,以满足达标排放或资源化回用要求;用化学沉淀法逐步去除高浓度含氟废水中的氟化物,在过程中减少处理难度,避免可利用水量浪费,同时用优质的淡水来稀释经化学处理后未达标的水,更是方法上的创新。
作为优选,所述步骤(1)中,矿井水净化处理包括矿井水混凝过滤处理、澄清处理和/或多介质过滤处理中的一种或多种。
作为优选,所述步骤(1)中,超滤膜孔径为0.005μm~0.01μm,工作压力为0.1MPa~0.5MPa。
作为优选,所述步骤(2)、(4)、(6)中,膜浓缩单元选择反渗透膜,可以是苦咸水膜(BWRO)、海水膜(SWRO)和/或碟管式反渗透膜(DTRO)中的一种或多种。
作为优选,所述步骤(2)、(4)、(6)中,膜浓缩对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量为0.1~0.4mg/L。
作为优选,所述处理方法全过程膜浓缩处理淡水产水率为95%~97%,浓水产水率为3%~5%。为实现该目标,需要对步聚(2)、(4)、(6)中膜浓缩淡水产水率和浓水产水率进行控制。作为优选,所述步聚(2)中,膜浓缩淡水产水率为75%~80%,浓水产水率为20%~25%;所述步聚(4)中,膜浓缩淡水产水率为65%~70%,浓水产水率为30%~35%;所述步聚(6)中,膜浓缩淡水产水率为50%~55%,浓水产水率为45%~50%。上述优化工艺参数,是实现本发明膜浓缩功能的关键和难点所在,决定着整个工艺的产出淡水和浓水产量比例,影响着均质混合处理的配比和出水氟化物含量是否达标。不设置在此范围内的试验例,出水氟化物含量大于1.0mg/L,达不到出水氟化物小于1.0mg/L的要求。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中化学处理过程为分别向所述步骤(2)、(4)、(6)得到的高氟浓水1、高氟浓水2和高氟浓水3中加入调节pH值的药剂1和化学沉淀药剂2,搅拌后,再加入回调pH值的药剂3,搅拌后加入絮凝药剂4,静置沉淀,泥水分离。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,分别向步骤(2)、(4)、(6)处理后的浓水1、浓水2和浓水3中加入药剂1可以是生石灰和Ca(OH)2或其中一种,pH值调节至10.0~11.0。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,分别向步骤(2)、(4)、(6)处理后的浓水1、浓水2和浓水3中加入沉淀药剂2是氯化钙,搅拌时间为20~30min。步骤(3)、(5)、(7)中,氯化钙的投加量[Ca2+]以大于2倍[F-]为计。
作为优选,所述步骤(3)、(5、(7)中,分别向步聚(2)、(4)、(6)处理后的浓水1、浓水2和浓水3中加入药剂3可以硫酸或盐酸,回调pH值至7.5~8.0,搅拌时间为20~30min。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,分别向步骤(2)、(4)、(6)处理后的浓水1、浓水2和浓水3中加入絮凝药剂4是聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,搅拌10~20min后,静置沉淀30min。步骤(3)、(5)、(7)中,聚合氯化铝的投加量控制在20~30mg/L废水,聚丙烯酰胺的投加量控制在0.02~0.03mg/L。
上述优化工艺参数,是实现本发明化学沉淀除氟功能关键和难点所在。参数优化既能调理处理过程中的水质条件,又能节省药剂使用量,特别是将氟化物以固体沉泥的形式从废水体系中分离出来,实现了彻底除氟的功能,减轻了均质混合达标排放处理的负荷。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,静置沉淀30min后上清液中若含有较多悬浮絮体,可采用管式微滤膜进行过滤。所述管式微滤膜孔径为0.1μm~0.5μm,工作压力为0.1~0.2MPa。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,沉淀后产生的化合物沉泥进行脱水处理后另行处置,沉泥脱水产生的滤液返回步骤(3)中的一级化学处理单元进行处理。
作为优选,所述步骤(3)、(5)、(7)中,得到的较低浓度的含氟上清液1、上清液2和上清液3氟化物含量约为15mg/L。
作为优选,所述步骤(8)中,含氟上清液3均质混入所述步骤(2)、(4)、(6)收集得到的淡水1、淡水2和淡水3组成混合水中,均质混合方式可以是管道混合方式或机械搅拌混合方式。
作为优选,所述步骤(8)中,均质混合水排放口装设在线氟度计和在线电导率仪。
一种用于本发明所述处理方法的系统,该处理系统包括依次序设置的预处理单元、一级膜浓缩单元、一级化学处理单元、二级膜浓缩单元、二级化学处理单元、三级膜浓缩单元、三级化学处理单元和均质混合单元。该系统的工艺流程如下:含氟矿井水(含露天煤矿疏干水)经预处理后送入膜系统进行浓缩处理,产生高氟浓水和产品水。高氟浓水中投加药剂进行化学反应,反应一段时间后进行固液分离。固液分离可以是沉淀和/或管式微滤。上清液经膜系统产品水稀释后达标排放或资源化回用。
综上所述,与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明将膜浓缩工艺应用于含氟矿井水的除氟处理中,减小含氟矿井水中其它污染成分(盐分等)的干扰影响。与传统吸附法相比,药剂用量少,不产生滤料再生后的废酸废碱;
(2)本发明避免了传统吸附过滤除氟工艺中存在的过滤滤料吸附性能差、再生多次后吸附性能衰减严重、再生废液处理难和二次污染等问题,工艺操作简单,运行稳定;
(3)本发明系统具备淡水回收利用功能,具有淡水回收利用率高的特点。膜浓缩工艺浓缩倍数高,产生的浓水中氟化物含量高,便于后续化学处理,产生的沉积化合物氟化钙(CaF2)不属于危废,具有环境亲和性;
(4)本发明处理后出水能够达到《煤矿工业污染物排放标准》(GB20426-2006)中氟化物含量小于10mg/L的排放要求,乃至更高要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中氟化物含量小于1.0mg/L的要求,既可用于煤矿企业生产用水,也能满足直接排放要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图;
图2是本发明实施例1的系统结构图,标号说明:预处理单元101、一级膜浓缩单元102、一级化学处理单元103、二级膜浓缩单元104、二级化学处理单元105、三级膜浓缩单元106、三级化学处理单元107、均质混合单元108。
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。
本说明书中公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的方法和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。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1
一种高含盐量的含氟矿井水(包含露天煤矿疏干水)的处理系统,系统结构如图1所示,该处理系统包括依次序设置的预处理单元101、一级膜浓缩单元102、一级化学处理单元103、二级膜浓缩单元104、二级化学处理单元105、三级膜浓缩单元106、三级化学处理单元107和均质混合单元108。其中,
所述预处理单元对净化处理后的含氟矿井水进行超滤膜过滤预处理,去除悬浮颗粒物,得到预处理出水。
所述一级膜浓缩单元接收预处理出水,并通过一级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水1和高氟浓水1。
所述一级化学处理单元接收一级膜浓缩单元得到的高氟浓水1进行一级化学处理,去除高氟浓水1中大部分的氟离子,得到含氟上清液1和化合物沉泥。
所述二级膜浓缩单元接收一级化学处理单元得到的含氟上清液1,并通过二级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水2和高氟浓水2。
所述二级化学处理单元接收二级膜浓缩单元得到的高氟浓水2进行二级化学处理,去除高氟浓水2中大部分的氟离子,得到含氟上清液2和化合物沉泥。
所述三级膜浓缩单元接收二级化学处理单元得到的含氟上清液2,并通过三级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水3和高氟浓水3。
所述三级化学处理单元接收三级膜浓缩单元得到的高氟浓水3进行三级化学处理,去除高氟浓水3中大部分的氟离子,得到含氟上清液3和化合物沉泥。
所述均质混合单元接收三级化学处理单元得到的含氟上清液3,混入经一级、二级和三级膜浓缩单元收集得到的淡水1、淡水2和淡水3混合水体中。均质混合水的氟化物含量小于1.0mg/L,实现达标排放或资源化回用。
实施例2
一种高含盐量的含氟矿井水(包含露天煤矿疏干水)的处理方法,采用实施例1所述的系统实施,该方法是膜分离法与化学沉淀法相协同的处理方法,工艺流程图见图1,具体步骤如下:
(1)过滤预处理
将净化处理后的含氟矿井水送至预处理单元,通过预处理单元的超滤膜进行过滤预处理。本实施例中,净化处理是澄清处理。预处理单元主要用于去除矿井水中的悬浮物、胶体、絮体、细菌和病毒等大分子物质,减少后续工艺单元处理负荷。本实施例中的预处理单元采用超滤膜,超滤膜孔径为0.005μm~0.007μm,操作压力为0.1MPa~0.3MPa,悬浮物去除率大于98.5%。
(2)一级膜浓缩处理
经预处理后的含氟矿井水送入一级膜浓缩单元进行一级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.0~3.5MPa,一级膜浓缩处理后分别得到淡水1和高氟浓水1,其中淡水产水率80%,浓水产水率20%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.1mg/L。
经预处理单元预处理后的含氟矿井水逐级进入膜浓缩处理单元,可减少后续化学处理的水力负荷。
(3)一级化学处理
本实施例中,化学处理单元投加药剂为硫酸(H2SO4)、生石灰、氯化钙(CaCl2)、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)。投加药剂目的一是为调节待处理水或处理后水的pH值,改善反应处理条件。二是去除待处理水中的氟离子(F-)。化学反应如下:Ca2++2F-→CaF2↓。特别地,氯化钙在18℃时在水中的溶解度为16.3mg/L,按氟离子计为7.9mg/L,大于此浓度的氟化钙会形成沉淀物。但是上清液中氟离子残留量为10~20mg/L时形成沉淀物的速度会减慢。而当水中含有一定数量的盐类,如氯化钠,硫酸钠时将会增大氟化钙的溶解度,即剩余氟离子浓度在20~30mg/L。当水中含有氯化钙(CaCl2)等可溶性钙盐时,由于同离子效应而降低了氟化钙的溶解度。因此,综合上述因素的考虑,控制化学处理后的上清液剩余氟离子浓度约为15mg/L。
本实施例中,向一级膜浓缩处理后的高氟浓水1中加入生石灰,将浓水1的pH值调节至10.0,再向浓水1中加入氯化钙,投加量[Ca2+]以大于2倍[F-]为计,搅拌时间为20min,然后投加硫酸,将pH值回调至7.5,搅拌时间为20min。接着投加聚合氯化铝(20~30mg/L)和聚丙烯酰胺(0.02~0.03mg/L),搅拌10min,最后静置沉淀30min。
(4)二级膜浓缩处理
经一级化学处理后的含氟上清液1送入二级膜浓缩单元进行二级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.5~4.0MPa,二级膜浓缩处理后分别得到淡水2和高氟浓水2,其中淡水产水率70%,浓水产水率30%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.2mg/L。
(5)二级化学处理
本实施例中,二级化学处理同步骤(3)。向二级膜浓缩处理后的高氟浓水2中加入生石灰,将浓水2的pH值调节至10.0,再向浓水2中加入氯化钙,搅拌时间为20min,然后投加硫酸,将pH值回调至7.5,搅拌时间为20min。接着投加聚合氯化名铝和聚丙烯酰胺,搅拌10min,最后静置沉淀30min。
(6)三级膜浓缩处理
经二级化学处理后的含氟上清液2送入三级膜浓缩单元进行三级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.5~4.0MPa,二级膜浓缩处理后分别得到淡水3和高氟浓水3,其中淡水产水率55%,浓水产水率45%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.3mg/L。
(7)三级化学处理
本实施例中,三级化学处理同步骤(5)。向三级膜浓缩处理后的高氟浓水3中加入生石灰,将浓水3的pH值调节至10.0,再向浓水3中加入氯化钙,搅拌时间为20min,然后投加硫酸,将pH值回调至7.5,搅拌时间为20min。接着投加聚合氯化名铝和聚丙烯酰胺,搅拌10min,最后静置沉淀30min。
(8)均质混合处理
将经三级化学处理单元化学沉淀后的含氟上清液3均质混入经步骤(2)、(4)、(6)膜浓缩处理后收集的淡水1、淡水2和淡水3混合水体中,均质混合水的氟化物含量=0.523mg/L<1.0mg/L,实现达标排放。
各处理阶段的水质水量分析见表1。
实施例2中所列工艺参数均为本发明优化工艺参数特例。其中,一级、二级和三级膜浓缩工艺参数是本发明实现氟化物含量浓缩功能的关键和难点所在,分别为一级、二级和三级化学处理提供了沉淀除氟的充分条件;一级、二级和三级化学处理工艺参数是本发明实现氟化物从废水体系中去除的关键和难点所在,为均质混合处理后达标排放提供了实现可能。
实施例3
本实施例进行含氟矿井水协同处理的步骤如下:
(1)过滤预处理
将净化处理后的含氟矿井水送至预处理单元,通过预处理单元的超滤膜进行过滤预处理。本实施例中,净化处理是混凝过滤处理。预处理单元主要用于去除矿井水中的悬浮物、胶体、絮体、细菌和病毒等大分子物质,减少后续工艺单元处理负荷。本实施例中的预处理单元采用超滤膜,超滤膜孔径为0.007μm~0.01μm,操作压力为0.3MPa~0.5MPa,悬浮物去除率大于98.5%。
(2)一级膜浓缩处理
经预处理后的含氟矿井水送入一级膜浓缩单元进行一级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.0~3.5MPa,一级膜浓缩处理后分别得到淡水1和高氟浓水1,其中淡水产水率75%,浓水产水率25%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.2mg/L。
经预处理单元预处理后的含氟矿井水逐级进入膜浓缩处理单元,可减少后续化学处理的水力负荷。
(3)一级化学处理
本实施例中,向一级膜浓缩处理后的高氟浓水1中加入氢氧化钙,将浓水1的pH值调节至11,再向浓水1中加入氯化钙,搅拌时间为30min,然后投加盐酸,将pH值回调至8.0,搅拌时间为30min。接着投加聚合氯化名铝和聚丙烯酰胺,搅拌20min,最后静置沉淀30min。
(4)二级膜浓缩处理
经一级化学处理单元化学沉淀后的含氟上清液1送入二级膜浓缩单元进行二级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.0~3.5MPa,一级膜浓缩处理后分别得到淡水2和高氟浓水2,其中淡水产水率65%,浓水产水率35%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.3mg/L。
(5)二级化学处理
本实施例中,二级化学处理同步骤(3)。向二级膜浓缩处理后的高氟浓水2中加入氢氧化钙,将浓水2的pH值调节至11,再向浓水2中加入氯化钙,搅拌时间为30min,然后投加盐酸,将pH值回调至8.0,搅拌时间为30min。接着投加聚合氯化名铝和聚丙烯酰胺,搅拌20min,最后静置沉淀30min。
(6)三级膜浓缩处理
经二级化学处理单元化学沉淀后的含氟上清液2送入三级膜浓缩单元进行三级反渗透处理。本实施例中,浓缩膜选择反渗透膜。本实施例中,膜浓缩反渗透工作压力为2.0~3.5MPa,三级膜浓缩处理后分别得到淡水3和高氟浓水3,其中淡水产水率50%,浓水产水率50%。对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量约为0.4mg/L。
(7)三级化学处理
本实施例中,三级化学处理同步骤(5)。向三级膜浓缩处理后的高氟浓水3中加入氢氧化钙,将浓水3的pH值调节至11,再向浓水3中加入氯化钙,搅拌时间为30min,然后投加盐酸,将pH值回调至8.0,搅拌时间为30min。接着投加聚合氯化名铝和聚丙烯酰胺,搅拌20min,最后静置沉淀30min。
(8)均质混合处理
将经三级化学处理单元化学沉淀后的含氟上清液3均质混入经步骤(2)、(4)、(6)膜浓缩处理后收集的淡水1、淡水2和淡水3混合水中,均质混合水的氟化物含量=0.873mg/L<1.0mg/L,实现达标排放。
各处理阶段的水质水量分析见表1。
实施例3中所列工艺参数均为本发明优化工艺参数特例。其中,一级、二级和三级膜浓缩工艺参数是本发明实现氟化物含量浓缩功能的关键和难点所在,分别为一级、二级和三级化学处理提供了沉淀除氟的充分条件;一级、二级和三级化学处理工艺参数是本发明实现氟化物从废水体系中去除的关键和难点所在,为均质混合处理后达标排放提供了实现可能。
表1实施例含氟矿井水处理水质水量分析
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于所述处理方法包括以下步骤:
(1)将净化处理后的含氟矿井水通过超滤膜进行过滤预处理,去除悬浮颗粒物,得到预处理出水;
(2)将步骤(1)得到的预处理出水通过一级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到一级膜浓缩处理后的淡水1和高氟浓水1;
(3)将步骤(2)得到的高氟浓水1通过一级化学处理单元进行一级化学处理,去除高氟浓水1中大部分的氟离子,得到含氟上清液1和化合物沉泥;
(4)将步骤(3)得到的含氟上清液1通过二级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到二级浓缩处理后的淡水2 和高氟浓水2;
(5)将步骤(4)得到的高氟浓水2通过二级化学处理单元进行二级化学处理,去除高氟浓水2中大部分的氟离子,得到含氟上清液2和化合物沉泥;
(6)将步骤(5)得到的含氟上清液2通过三级膜浓缩单元进行浓缩处理,得到三级浓缩处理后的淡水3 和高氟浓水3;
(7)将步骤(6)得到的高氟浓水3通过三级化学处理单元进行三级化学处理,去除高氟浓水3中大部分的氟离子,得到含氟上清液3和化合物沉泥;
(8)将步骤(7)得到的含氟上清液3均质混入经步骤(2)、(4)、(6)膜浓缩处理后收集得到的淡水1、淡水2和淡水3混合水体中,均质混合水的氟化物含量小于1.0mg/L,实现达标排放或资源化回用。
2.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:所述步骤(1)中矿井水净化处理包括混凝过滤处理、澄清处理或多介质过滤处理中的一种或多种;所述超滤膜孔径为0.005μm~0.01μm,工作压力为0.1MPa~0.5MPa。
3.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:所述步骤(2)、(4)、(6)中膜浓缩单元选择反渗透膜,反渗透膜选自苦咸水膜、海水膜或碟管式反渗透膜中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:膜浓缩对氟离子的去除率为92%~96%,得到的淡水氟化物含量为0.1~0.4mg/L。
5.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:所述步聚(2)中,膜浓缩淡水产水率为75%~80%,浓水产水率为20%~25%;所述步聚(4)中,膜浓缩淡水产水率为65%~70%,浓水产水率为30%~35%;所述步聚(6)中,膜浓缩淡水产水率为50%~55%,浓水产水率为45%~50%。
6.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:所述步骤(3)、(5)、(7)中化学处理过程为分别向所述步骤(2)、(4)、(6)得到的高氟浓水1、高氟浓水2和高氟浓水3中加入调节pH值的药剂1和化学沉淀药剂2,搅拌后,再加入回调pH值的药剂3,搅拌后加入絮凝药剂4,静置沉淀,泥水分离。
7.根据权利要求6所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:药剂1选自生石灰和/或Ca(OH)2,pH值调节至10.0~11.0;沉淀药剂2是氯化钙,搅拌时间为20~30min;药剂3选自硫酸或盐酸,回调pH值至7.5~8.0,搅拌时间为20~30min;絮凝药剂4是聚合氯化铝和聚丙烯酰胺,搅拌10~20min后,静置沉淀30~40min。
8.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:控制含氟上清液1、含氟上清液2和含氟上清液3中氟化物含量为15±1mg/L。
9.根据权利要求1所述的高含盐量的含氟矿井水的处理方法,其特征在于:所述含氟矿井水中氟化物含量为4.0~9.0mg/L,含盐量为1000~2000mg/L。
10.一种用于权利要求1所述处理方法的系统,该处理系统包括依次序设置的预处理单元、一级膜浓缩单元、一级化学处理单元、二级膜浓缩单元、二级化学处理单元、三级膜浓缩单元、三级化学处理单元和均质混合单元;其中,
所述预处理单元对净化处理后的含氟矿井水进行超滤膜过滤预处理,去除悬浮颗粒物,得到预处理出水;
所述一级膜浓缩单元接收预处理出水,并通过一级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水1和高氟浓水1;
所述一级化学处理单元接收一级膜浓缩单元得到的高氟浓水1进行一级化学处理,去除高氟浓水1中大部分的氟离子,得到含氟上清液1和化合物沉泥;
所述二级膜浓缩单元接收一级化学处理单元得到的含氟上清液1,并通过二级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水2和高氟浓水2;
所述二级化学处理单元接收二级膜浓缩单元得到的高氟浓水2进行二级化学处理,去除高氟浓水2中大部分的氟离子,得到含氟上清液2和化合物沉泥;
所述三级膜浓缩单元接收二级化学处理单元得到的含氟上清液2,并通过三级膜进行膜浓缩处理,得到膜浓缩淡水3和高氟浓水3;
所述三级化学处理单元接收三级膜浓缩单元得到的高氟浓水3进行三级化学处理,去除高氟浓水3中大部分的氟离子,得到含氟上清液3和化合物沉泥;
所述均质混合单元接收三级化学处理单元得到的含氟上清液3,混入经一级、二级和三级膜浓缩单元收集得到的淡水1、淡水2和淡水3混合水体中。
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