CN112266099A - 一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其具体工作流程为：S1、矿井水首先进入调节水箱进行均质混合，出水进入一级化学沉淀装置，通过投加絮凝剂与混凝剂，去除水中的悬浮物，S2、沉淀出水依次进入砂滤、超滤单元，去除水中的SS及胶体，S3、树脂出水进入脱碳单元对水中的碱度进行脱除本发明涉及资源化利用回收技术领域，该矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，利用树脂再生废液处理含氟废水：树脂再生废液进入纳滤系统，系统产水中含有大量氯化钠，作为软化树脂的再生液，纳滤浓水富含钙离子，可进入除氟装置，利用沉淀法去除氟离子，同时，采用反渗透产水与除氟装置出水勾兑的形式来保证最终出水达到排放标准。

Description

一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺

技术领域

本发明涉及资源化利用回收技术领域，具体为一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺。

背景技术

国是一个资源丰富的国家，尤其是煤炭资源，它是我国工业发展的基础，然而，在煤矿挖掘过程中，需要向外排出大量的矿井水，矿井水一般含有较高的SS、硬度和氟离子，其中SS高达100-400mg/L，硬度(以碳酸钙计)≥300mg/L，F-高达10-50mg/L；对周围地下水产生较大的危害，导致淡水资源严重污染，同时人体对氟元素的过多摄入会导致氟中毒，因此，在煤炭采掘过程中，需要对矿井水进行有效的处理，达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类标准后才能排放，以减少煤炭采掘过程中对周边环境的影响，此外，我国大部分地区都面临水资源短缺，加之我国大部分丰富的煤炭资源就分布在水资源匮乏的地区，为保护环境、节约成本，且满足煤矿企业用水需求，合理处理并利用煤矿井下水资源已迫在眉睫。

现有的矿井水处理系统一般采用斜板沉降池+无阀过滤器的形式或除氟吸附塔的形式，其中斜板沉降池+无阀过滤器的处理系统无法稳定保证出水中氟含量＜1mg/L，难以稳定满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅲ类标准要求；采用除氟吸附塔对矿井水进行除氟吸附处理，虽然能够使出水氟含量满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅲ类标准要求，但是，因吸附剂其处理成本较高，难以满足企业生产需求。

此外，树脂再生废液的处置也是矿井水资源化利用的一个难题。离子交换树脂作为零排放工艺的深度处理系统，能够对废水中的硬度进行深度去除，树脂使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，由于交换反应是可逆的，再生过程收到交换平衡限制，再生剂的实际消耗高于理论值，且再生剂中部分离子没有得到有效利用，再生废液中硬度高、盐分大，直接排放将造成较严重的水体污染和资源浪费，一般树脂再生采用的是10％NaCl饱和溶液。

再生废液的处理方式有如下两种：

1、回流至预处理前端：废液回流后通过前端的沉淀单元实现废液中硬度的去除；但再生废液中富集了大量的钙镁离子，回流后会造成系统进水硬度显著上升，增大药剂消耗量的同时也降低了系统稳定性，提高运行成本。

2、处理达标后外排：通过沉淀、稀释等方式处理达到排放标准后外排；本方法易造成环境污染与资源浪费。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，解决了上述背景技术中所提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其具体工作流程为：

S1、矿井水首先进入调节水箱进行均质混合，出水进入一级化学沉淀装置，通过投加絮凝剂与混凝剂，去除水中的悬浮物。

S2、沉淀出水依次进入砂滤、超滤单元，去除水中的SS及胶体。

S3、树脂出水进入脱碳单元对水中的碱度进行脱除。

S4、脱碳出水进入反渗透单元，通过对进水进行多倍浓缩后，产水可以直接进入排放水池，浓水进入除氟装置，利用沉淀法去除浓水中的氟离子。

S5、该装置出水氟离子≤10ppm；通过RO产水与处理后的浓水进行混合稀释，使得最终出水氟离子≤1ppm，从而实现达标排放。

S6、本系统中产生的树脂再生液进入纳滤系统，纳滤浓水中的钙离子用于除氟装置，产水因富含氯化钠，可用于树脂再生，从而实现再生液的再利用。

优选的，所述一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其延续工艺流程为：

S1、将需要进行处理的矿井含氟废水根据流程步骤进行过滤，然后依次处理，直至做好走达到可排放后便为净化结束，待矿井含氟废水全部处理后，设备处于静止状态时，便可以进行后续处理。

S2、接着打开一级化学沉淀池和二级化学沉淀池，将其内部化学沉淀的污泥和沉淀的杂质全部进行收集，且对一级化学沉淀池和二级化学沉淀池进行清理，将沉淀池内壁上附着和粘粘的杂质及其污泥全部刮下，在进行收集，再对内壁进行清洗，让后续继续净化时出现污染。

S3、把杂质和污泥放入污泥处理设备，然后对污泥和杂质进行处理，使其表面和内部残留吸附的水源全部蒸发，然后把这些水蒸气全部收集在凝华为水，再将水源全部收集，而且蒸发完水源的污泥和杂质为干涸状态，然后把干涸的污泥和杂质堆积在一起在通过掩埋等物理降解方式进行处理。

S4、通过检测设备(水质检测器，净度检测器，气味传感器和PH值检测仪)来测量水中的BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH和溶解氧的指数，来确定所取得的水源中各项数值是否符合，来对水源进行评判，评判水源的净化程度，判断水源可否进行饮用或者排放，以及排放会不会对环境进行污染。

优选的，所述权一中利用树脂再生废液除氟(再生废液通过NF膜处理后，富含钙离子的浓水作为除氟药剂添加，副产氯化钠的产水作为再生液使用)。

优选的，所述S3中处理后剩余的污泥检测标准为测量污泥中的粘度，有害物质含有量，以及污泥内物质种类。

(三)有益效果

本发明提供了一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺。具备以下有益效果：

(1)、利用树脂再生废液处理含氟废水：树脂再生废液进入纳滤系统，系统产水中含有大量氯化钠，作为软化树脂的再生液，纳滤浓水富含钙离子，可进入除氟装置，利用沉淀法去除氟离子，同时，采用反渗透产水与除氟装置出水勾兑的形式来保证最终出水达到排放标准，现有技术：a、现有矿井水处理技术一般为“斜板沉降池+无阀过滤器的形式”，该技术的除氟效果不明显；若采用除氟吸附处理，成本较高，b、目前暂无较好的树脂再生废液处理技术，而本技术可以实现再生废液的完全回用。

(2)、矿井废水的资源化利用：本技术中反渗透系统的产水部分用于与浓水勾兑达标外排，剩余部分通过活性炭过滤+消毒的方式，能够达到生活用水标准回用。

(3)、可以让污泥回收的更加彻底，不会让资源化利用后的残渣中仍然残留有可回收物质，这样一来就有效的避免了浪费的情况，使人们能够节省资源，而且还让回收的效率更高，通过降低了成本，这便于人们使用。

(4)、还可以让废水污泥在二次处理后，提取出来的干净的水和污泥分开存放，而且之间空气互不流通，从而有效的避免了浑浊的空气对水源造成污染的情况，让最终所得的水源更加干净，不会存在污染的情况，这利于人们使用。

(5)、本发明可以达到再生废液资源化利用，矿井废水中氟离子的去除，最终达标排放，矿井废水的资源化利用，还可以通过两级沉淀(化学沉淀、除氟装置)实现杂质的分级去除；反渗透产水部分与浓水勾兑稀释后达标外排，部分处理后作为生活用水使用。

附图说明

图1为本发明系统原理的结构框图；

图2为本发明系统工艺的延续工作流程图；

图3为本发明系统原理的工作流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-3，本发明实施例提供一种技术方案：一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺：

S1、矿井水首先进入调节水箱进行均质混合，出水进入一级化学沉淀装置，通过投加絮凝剂与混凝剂，去除水中的悬浮物。

S2、沉淀出水依次进入砂滤、超滤单元，去除水中的SS及胶体；

S3、树脂出水进入脱碳单元对水中的碱度进行脱除。

S4、脱碳出水进入反渗透单元，通过对进水进行多倍浓缩后，产水可以直接进入排放水池，浓水进入除氟装置，利用沉淀法去除浓水中的氟离子。

S5、该装置出水氟离子≤10ppm；通过RO产水与处理后的浓水进行混合稀释，使得最终出水氟离子≤1ppm，从而实现达标排放。

S6、本系统中产生的树脂再生液进入纳滤系统，纳滤浓水中的钙离子用于除氟装置，产水因富含氯化钠，可用于树脂再生，从而实现再生液的再利用。

本发明中，利用树脂再生废液除氟(再生废液通过NF膜处理后，富含钙离子的浓水作为除氟药剂添加，副产氯化钠的产水作为再生液使用)。

请参阅图2本发明实施例提供了一种技术方案，一种矿井含氟废水资源化利用工艺，其工作方法具体包括以下步骤：

S1、将需要进行处理的矿井含氟废水根据流程步骤进行过滤，然后依次处理，直至做好走达到可排放后便为净化结束，待矿井含氟废水全部处理后，设备处于静止状态时，便可以进行后续处理。

S2、接着打开一级化学沉淀池和二级化学沉淀池，将其内部化学沉淀的污泥和沉淀的杂质全部进行收集，且对一级化学沉淀池和二级化学沉淀池进行清理，将沉淀池内壁上附着和粘粘的杂质及其污泥全部刮下，在进行收集，再对内壁进行清洗，让后续继续净化时出现污染。

S3、把杂质和污泥放入污泥处理设备，然后对污泥和杂质进行处理，使其表面和内部残留吸附的水源全部蒸发，然后把这些水蒸气全部收集在凝华为水，再将水源全部收集，而且蒸发完水源的污泥和杂质为干涸状态，然后把干涸的污泥和杂质堆积在一起在通过掩埋等物理降解方式进行处理。

S4、通过检测设备(水质检测器，净度检测器，气味传感器和PH值检测仪)来测量水中的BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH和溶解氧的指数，来确定所取得的水源中各项数值是否符合，来对水源进行评判，评判水源的净化程度，判断水源可否进行饮用或者排放，以及排放会不会对环境进行污染。

本发明中，S3中处理后剩余的污泥检测标准为测量污泥中的粘度，有害物质含有量，以及污泥内物质种类

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其具体工作流程为：

S1、矿井水首先进入调节水箱进行均质混合，出水进入一级化学沉淀装置，通过投加絮凝剂与混凝剂，去除水中的悬浮物；

S2、沉淀出水依次进入砂滤、超滤单元，去除水中的SS及胶体；

S3、树脂出水进入脱碳单元对水中的碱度进行脱除；

S4、脱碳出水进入反渗透单元，通过对进水进行多倍浓缩后，产水可以直接进入排放水池，浓水进入除氟装置，利用沉淀法去除浓水中的氟离子；

S5、该装置出水氟离子≤10ppm；通过RO产水与处理后的浓水进行混合稀释，使得最终出水氟离子≤1ppm，从而实现达标排放；

S6、本系统中产生的树脂再生液进入纳滤系统，纳滤浓水中的钙离子用于除氟装置，产水因富含氯化钠，可用于树脂再生，从而实现再生液的再利用。

2.根据权利要求1所述的一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其延续工艺流程为：

S1、将需要进行处理的矿井含氟废水根据流程步骤进行过滤，然后依次处理，直至做好走达到可排放后便为净化结束，待矿井含氟废水全部处理后，设备处于静止状态时，便可以进行后续处理；

S2、接着打开一级化学沉淀池和二级化学沉淀池，将其内部化学沉淀的污泥和沉淀的杂质全部进行收集，且对一级化学沉淀池和二级化学沉淀池进行清理，将沉淀池内壁上附着和粘粘的杂质及其污泥全部刮下，在进行收集，再对内壁进行清洗，让后续继续净化时出现污染；

S3、把杂质和污泥放入污泥处理设备，然后对污泥和杂质进行处理，使其表面和内部残留吸附的水源全部蒸发，然后把这些水蒸气全部收集在凝华为水，再将水源全部收集，而且蒸发完水源的污泥和杂质为干涸状态，然后把干涸的污泥和杂质堆积在一起在通过掩埋等物理降解方式进行处理；

S4、通过检测设备(水质检测器，净度检测器，气味传感器和PH值检测仪)来测量水中的BOD、COD、氨氮、总磷、总氮、浊度、PH和溶解氧的指数，来确定所取得的水源中各项数值是否符合，来对水源进行评判，评判水源的净化程度，判断水源可否进行饮用或者排放，以及排放会不会对环境进行污染。

3.根据权利要求1所述的一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其特征在于：所述权一中利用树脂再生废液除氟(再生废液通过NF膜处理后，富含钙离子的浓水作为除氟药剂添加，副产氯化钠的产水作为再生液使用)。

4.根据权利要求2所述的一种矿井含氟废水资源化利用系统及工艺，其特征在于：所述S3中处理后剩余的污泥检测标准为测量污泥中的粘度，有害物质含有量，以及污泥内物质种类。

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