CN111302468B - 从源头到末端的降氟方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种从源头到末端的降氟方法及装置，涉及水处理的技术领域，包括：先检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径；然后将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；最后在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。本发明在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端对高氟矿井水进行统一的降氟处理，因此本发明的降氟处理及时，可以实现精准的去氟。

Description

从源头到末端的降氟方法及装置
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其是涉及一种从源头到末端的降氟方法及装置。
背景技术
目前氟污染的研究主要集中在地表水和地下水。矿井水主要来源于地下水，在煤矿开采过程中，地下水与煤、岩层接触，发生一系列物理、化学和生化反应，水化学特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。已有研究针对矿井水中氟的去除进行了较多的研究工作，但是现有高氟矿井水的除氟方法多集中在末端处理技术和材料上，无法在做到实时、精准的去氟，因此具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从源头到末端的降氟方法及装置，在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端对高氟矿井水进行统一的降氟处理，降氟处理及时，且可以实现精准的去氟。
本发明提供的一种从源头到末端的降氟方法，其中，包括：检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，所述检测位置位于所述矿井水的流动路径中的任一位置，所述流动路径为从源头到末端形成的路径；将所述氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将所述高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，检测矿井水流经检测位置处的氟含量包括：利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
进一步的，在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水包括：基于所述高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量；其中，所述氟含量与所述去氟剂的剂量成正比；利用所述剂量的去氟剂对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，所述方法包括：所述检测位置为多个，且所述矿井水流经不同检测位置处的氟含量不同。
本发明提供的一种从源头到末端的降氟装置，其中，包括：检测模块，用于检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，所述检测位置位于所述矿井水的流动路径中的任一位置，所述流动路径为从源头到末端形成的路径；确定模块，用于将所述氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将所述高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；降氟处理模块，用于在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，检测模块包括：检测单元，用于利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
进一步的，降氟处理模块包括：确定单元，用于基于所述高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量；其中，所述氟含量与所述去氟剂的剂量成正比；降氟处理单元，用于利用所述剂量的去氟剂对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，所述装置包括：所述检测位置为多个，且所述矿井水流经不同检测位置处的氟含量不同。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现的从源头到末端的降氟方法。
本发明提供的一种从源头到末端的降氟方法及装置，先检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径；然后将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；最后在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。本发明在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端对高氟矿井水进行统一的降氟处理，因此本发明的降氟处理及时，可以实现精准的去氟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟方法的流程图；
图2为图1中步骤S103的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟装置的结构示意图；
图4为降氟处理模块的结构示意图。
图标：
11-检测模块；12-确定模块；13-降氟处理模块；14-确定单元；15-降氟处理单元。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着煤炭资源的开发，煤层上覆岩层不断发生冒落，形成冒落带及导水裂隙带，并在地表产生裂隙和塌陷区，造成含水层结构、地下水径流和排泄条件均发生变化。煤炭规模化的开采往往导通含水层和隔水层，形成导水通道，导致地下水渗漏运移井下形成矿井水。因此，大规模、高强度的煤炭开采造成了大量矿井水的产生，影响了区域水资源循环。
煤炭开采产生大量的矿井水作为一种资源，无论从水质来看，还是从水量上来看，都具有很大的开发利用潜力。有些西部矿区煤层埋藏浅，侏罗系砂岩裂隙含水层富水性弱，矿井涌水的水源主要为第四系松散层水，矿井水流经采煤工作面和巷道时，受水文地质和人为活动影响，会在一定程度上造成水中悬浮物、矿化度及阴阳离子含量的改变。按照矿井水回用的要求，矿区存在矿井水中氟含量超标的现象(氟化物大于1.0mg/L)，氟超标对于矿井水作为饮用水回用和地表水排放造成了不利影响，对矿区居民健康和生态环境也产生了潜在的威胁。
目前氟污染的研究主要集中在地表水和地下水，地下水造成氟污染的情况可以分为三类：含氟较高的岩石矿物淋滤过程的天然污染、生产工业造成的人为污染、天然与人为同时造成的污染。在天然污染的情况下，地下水氟超标与地层岩石、水文地质条件具有较大的联系。富含氟的矿物质如黄玉、萤石、磷灰石、冰晶石等也被证实是重要的氟化物的来源，萤石淋滤溶解造成了大同盆地地下水氟离子含量超标。矿物溶解、蒸发浓缩、阳离子交替吸附作用也会造成地势低洼地区地下水中氟含量超标。人为活动同样也可能造成地下水氟含量偏高，如农业生产使用的化肥等。
矿井水主要来源于地下水，在煤矿开采过程中，地下水与煤、岩层接触，发生一系列物理、化学和生化反应，水化学特性取决于成煤的地质环境和煤系地层的矿物化学成分。已有研究针对地下水中氟的来源及矿井水中氟的去除进行了较多的研究工作，但针对煤矿开采产生高氟矿井水从源头到末端的全流程研究尚少。
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟方法及装置，在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端进行统一的降氟处理，因此本发明的降氟处理及时，可以实现精准的去氟。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种从源头到末端的降氟方法进行详细介绍。
实施例一：
参照图1，本发明和实施例提供的一种从源头到末端的降氟方法，其中，包括以下步骤：
步骤S101，检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径。
步骤S102，将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置。
本发明实施例可以检测或监测检测位置处矿井水的氟含量。基于矿井水在各个检测位置处的氟含量，可以确定高氟矿井水的分布特征。
步骤S103，在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
本发明实施例除了在目标检测位置处对高氟矿井水进行降氟处理之外，还可以结合目标检测位置处周围的环境信息确定造成该位置处氟超标的关键影响因子。因此，本发明实施例缩小了查找造成氟超标的关键影响因子的范围。
本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟方法，先检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径；然后将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；最后在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。本发明实施例在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端对高氟矿井水进行统一的降氟处理，因此本发明实施例的降氟处理及时，可以实现精准的去氟。
本发明实施例对氟含量的检测方法不作具体限制。例如，步骤S101可以包括以下步骤：利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。在本发明实施例中，检测位置可以为多个，基于不同位置处的氟含量，可以分析处高氟矿井水的空间分布特征。
本发明实施例可以综合考虑矿物水解、岩石溶滤等地球化学因素，开展扰动岩石的淋滤实验，利用Phreeqc软件对矿井水中氟的演变进行模拟，解析矿井水中氟化物的来源。
进一步的，参照图2，步骤S103包括以下步骤：
步骤S201，基于高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量。
在本发明实施例中，氟含量与去氟剂的剂量成正比。
步骤S202，将上述剂量的去氟剂加入到高氟矿井水中进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，本发明实施例可以结合含水层和矿井水中氟含量的分布特征，采用聚类分析、因子分析等多元统计分析方法对氟超标的关键风险因子进行识别。
本发明实施例对流动路径中的高氟矿井水进行实时检测，可以分析出高氟矿井水的分布特征。本发明实施例利用Phreeqc软件模拟氟的演变，可以分析出高氟矿井水中氟的来源。本发明实施例可以结合氟的来源以及高氟矿井水的分布特征，识别出造成矿井水中氟超标的关键影响因子。因此，本发明实施例建立的从源头到末端的降氟方法可以保证高氟矿井水的精准除氟。本发明实施例最终可以实现除氟后的矿井水的氟含量达到三类地表水排放标准(即：F<＝1mg/L)。相比较于末端除氟方法，本发明实施例可以实现从源头到末端的全流程中对矿井水氟含量的检测，进而实现精准除氟。
实施例二：
参照图3，本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟装置，其中，包括以下模块：
检测模块11，用于检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径；
确定模块12，用于将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；
降氟处理模块13，用于在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
进一步的，检测模块11包括：检测单元，用于利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
进一步的，参照图4，降氟处理模块13包括以下单元：
确定单元14，用于基于高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量；其中，氟含量与去氟剂的剂量成正比；
降氟处理单元15，用于利用上述剂量的去氟剂对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
本发明实施例提供的一种从源头到末端的降氟装置，先利用检测模块检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，检测位置位于矿井水的流动路径中的任一位置，流动路径为从源头到末端形成的路径；然后利用确定模块12将氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；最后利用降氟处理模块13在目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。本发明实施例在氟含量高的目标检测位置对高氟矿井水进行降氟处理，而不是在末端对高氟矿井水进行统一的降氟处理，因此本发明实施例的降氟处理及时，可以实现精准的去氟。
在本发明的又一实施例中，还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例所述方法的步骤。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的方法、装置和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，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精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种从源头到末端的降氟方法，其特征在于，包括：
检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，所述检测位置位于所述矿井水的流动路径中的任一位置，所述流动路径为从源头到末端形成的路径；
将所述氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将所述高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；
在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水；
所述检测位置为多个，且所述矿井水流经不同检测位置处的氟含量不同；
基于矿井水在各个检测位置处的氟含量，确定高氟矿井水的分布特征。
2.根据权利要求1所述的从源头到末端的降氟方法，其特征在于，检测矿井水流经检测位置处的氟含量包括：
利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
3.根据权利要求1所述的从源头到末端的降氟方法，其特征在于，在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水包括：
基于所述高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量；其中，所述氟含量与所述去氟剂的剂量成正比；
利用所述剂量的去氟剂对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
4.一种从源头到末端的降氟装置，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测矿井水流经检测位置处的氟含量；其中，所述检测位置位于所述矿井水的流动路径中的任一位置，所述流动路径为从源头到末端形成的路径；
确定模块，用于将所述氟含量高于预设氟含量阈值的矿井水确定为高氟矿井水，并将所述高氟矿井水所在的检测位置确定为目标检测位置；
降氟处理模块，用于在所述目标检测位置对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水；
所述检测位置为多个，且所述矿井水流经不同检测位置处的氟含量不同；
基于矿井水在各个检测位置处的氟含量，确定高氟矿井水的分布特征。
5.根据权利要求4所述的从源头到末端的降氟装置，其特征在于，检测模块包括：
检测单元，用于利用氟离子选择电极法检测矿井水流经检测位置处的氟含量。
6.根据权利要求4所述的从源头到末端的降氟装置，其特征在于，降氟处理模块包括：
确定单元，用于基于所述高氟矿井水在目标检测位置处的氟含量，确定去氟剂的剂量；其中，所述氟含量与所述去氟剂的剂量成正比；
降氟处理单元，用于利用所述剂量的去氟剂对所述高氟矿井水进行降氟处理，得到降氟的矿井水。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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