CN112624387B - 一种矿井水的智慧高效除氟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种矿井水的智慧高效除氟系统，包括依次相连的用于离子交换除氟的离子交换系统，纳米除氟系统和设置在离子交换系统一侧用于将树脂从树脂储罐补充到离子交换树脂罐内的树脂补充系统。本发明是为了克服现有矿井水除氟系统对氟化物截留效果有限、难以适应各种突发情况、操作管理程序繁琐的缺陷，提出一种既能高效去除矿井水中氟化物又能适应各种突发情况的、操作简单的基于CBR算法的智慧除氟系统，该系统在解决上述问题的基础上还能实现水资源的蓄积和循环利用，具有处理效率高、成本低廉、环境效益好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种矿井水的智慧高效除氟系统。
背景技术
氟元素作一种非金属的化学元素，广泛存在于自然界中，同样也是人体必需的微量元素之一，正常人体每日摄入1-2mg氟较为适宜，人体摄入过多或者摄入不足均会影响健康。随着煤矿行业的高速发展，煤矿生产过程中产生的矿井水中携带大量的氟化物，如果直接排放会造成地表水氟化物超标，严重威胁人类健康，造成环境的污染。因此，解决矿井水中氟化物的达标排放问题是目前矿井废水研究的重中之重。
在我国的西北五省区煤炭资源丰富，煤炭已经成为人类日常生活和社会经济发展的重要支柱资源，但由于西北地区水资源匮乏，收纳水体有限，因此对于煤矿矿井水的排放要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)III类要求，其中氟离子的排放标准是小于等于1mg/L，目前煤矿生产企业处理矿井水中的氟离子常用混凝沉淀法、吸附法、电渗析、反渗透、离子交换等方法进行去除。但这些方法都存在一定程度的缺陷，混凝沉淀法对处理水体pH要求相对较高，而且为了达到出水要求混凝剂一般需要过量投加；吸附法对氟离子的处理效率有限，而且除氟吸附剂存在吸附饱和量有限、饱和周期短、使用寿命有限、再生周期长等弊端；电渗析法能耗相对较高，可持续性较差，维护费用较高；反渗透法处理能力相对较好，但由于反渗透膜成本较高，产生的浓盐水处理困难等问题难以被大范围推广使用；离子交换法主要是采用特定除氟型离子交换树脂，离子交换树脂存在再生时间长、难以适应突发情况、长时间运行需要更换树脂等问题。为了解决上述问题，针对矿井水的水质特点，本专利提出了一种矿井水的智慧高效除氟系统，既能提高矿井水的除氟效果、提高产水效率，也能减少药剂投加量、适应各种突发情况，还能降低操作管理强度实现智慧化管控。
发明内容
本发明是为了克服现有矿井水除氟系统对氟化物截留效果有限、难以适应各种突发情况、操作管理程序繁琐的缺陷，提出一种既能高效去除矿井水中氟化物又能适应各种突发情况的、操作简单的智慧除氟方法及系统，该系统在解决上述问题的基础上还能实现水资源的蓄积和循环利用，具有处理效率高、成本低廉、环境效益好等特点。
本发明提供一种矿井水的智慧高效除氟系统，包括用于离子交换除氟的离子交换系统，设置在离子交换系统一侧的树脂补充系统和纳米除氟系统；
离子交换系统包括依次连接的提升池，用于过滤的精密过滤器，布设氟离子交换树脂的离子交换树脂罐，管道混合器，用于沉降杂质的澄清池，与离子交换树脂罐相连的对离子交换树脂罐进行水洗的水洗系统和与离子交换树脂罐相连的用于将离子交换树脂罐中树脂再生的碱再生装置；
纳米除氟系统包括相连的纳米除氟池和用于使纳米除氟池功能恢复的中性复合再生液加药系统，纳米除氟池的进水口与离子交换树脂罐的出口相连且设置有阀门，纳米除氟池的出水口与管道混合器相连；
树脂补充系统包括树脂储罐和用于将树脂从树脂储罐补充到离子交换树脂罐内的树脂补充机械手。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，离子交换树脂罐的出口设置有氟离子在线监测仪表，离子交换树脂罐内部设置有树脂高度感应装置和树脂量感应装置，氟离子在线监测仪表、树脂高度感应装置和树脂量感应装置均与安装基于CBR算法的智慧决策系统的计算机相连；通过基于CBR算法的智慧决策系统对水质数据、树脂量和树脂高度进行综合评估，与案例库进行匹配，综合测算出需要补充或者更换树脂的量才能达到出水标准，调用树脂补充机械手对离子交换系统中的树脂进行补充和更换，保证离子交换系统能够长期稳定运行。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，离子交换系统还包括与管道混合器相连的消毒系统和与消毒系统相连的次氯酸钠泵车。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，离子交换系统还包括与提升池连接的用于溶解树脂表面钙化物质的盐酸加药装置和与盐酸加药装置相连的盐酸泵车。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，精密过滤器采用PP滤芯。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，离子交换树脂罐的数量至少为两个。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，澄清池的上清液流入中水回用系统。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，水洗系统包括依次相连的用于软化来水的软化树脂罐、用于降低来水硬度的软化水箱和水洗罐，软化树脂罐进水口与自来水系统相连，水洗罐出水口与离子交换树脂罐进水口相连，水洗产生的废液排入地沟，由地沟返回初沉池。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，软化树脂罐中布设有钠型强酸性阳离子交换树脂。
本发明所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，作为优选方式，碱再生装置包括相连的碱再生液装置、液碱泵车，与离子交换树脂罐出水口依次相连的脱附罐、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩池、污泥脱水系统，与混凝反应池相连的碳酸钠加药装置、氯化钙加药装置和PAC+PAM加药装置，碱再生液装置与离子交换树脂罐进水口相连，污泥浓缩池产生的上层清液由地沟返回初沉池。
本发明提供的技术方案是一种矿井水的智慧高效除氟系统，主要由离子交换系统、树脂补充系统和纳米除氟系统三部分组成，三部分之间相互协作，协同配合，适应各种突发情况，其中：离子交换系统主要是由两个离子交换树脂罐、一个水洗系统、一个碱再生装置构成。树脂罐主要是由碳钢浇筑而成，内部表面涂有氯丁胶防腐，树脂罐内部装有碱再生的特定氟离子交换树脂；水洗系统主要由水洗罐体、水洗输送泵和输送管路组成；碱再生装置主要由碱再生液装置包括工业液碱储罐和工业液碱计量泵构成。
矿井水除氟系统按照矿井水的水量大小进行修建，经过矿井水预处理系统处理的水体通入除氟系统的提升池，由提升泵将提升池的水体通入精密过滤器，主要目的是去除水中残存的微量悬浮颗粒、胶体、微生物，可以防止离子交换系统树脂堵塞；经过精密过滤器处理后，水流通过管路进入离子交换系统，离子交换系统中布设了大量的碱再生的特定氟离子交换树脂，该树脂材料结构稳定，对氟离子(F-)有选择吸附性并具有很强的拦截效果，保证出水氟离子达到1mg/L以下；当除氟树脂长期运行后，树脂上通常会存在一定的微生物、有机物等杂质残留在树脂表面或者进入树脂缝隙，堵塞树脂孔径，降低树脂整体吸附容量，增加树脂进水压力，水洗的主要目的是让树脂充分膨胀松动，将残留在树脂上的杂质冲开，排出杂质，让树脂能够更好的与进水接触，加快树脂的效率；经过离子交换系统处理后进入管道混合器，在管道混合器中按照流量大小加入一定量的次氯酸钠溶液，主要目的是杀死水体中的细菌；经过管道混合器水体进入澄清池，主要目的是将水体中混有的泥渣清除，保持水体相对清洁运行；当离子交换系统除氟树脂吸附饱和后，需要启动再生工艺，树脂的再生采用碱再生的方式，主要目的是将已经饱和状态的树脂，用再生液洗出所交换的氟离子，让树脂重新恢复到原来的交换容量或者所期望的交换容量；当除氟树脂长期运行后，树脂由于硬度的累积会出现钙化问题，当出现树脂钙化问题后需要在提升池加入盐酸，主要目的是用强酸溶解树脂表面粘结的钙化物质，有效激活树脂；经过水洗后的脱附液由离子交换系统，进入脱附罐，脱附液由脱附罐经过提升泵流入混凝反应池，在混凝反应池中分别加入已经溶解好的氯化钙溶液、二合一(PAC+PAM)溶液、碳酸钠溶液，主要目的是通过搅拌、絮凝、沉淀形成氟化钙、氯化钙沉淀物，保证水体中的氟离子和钙离子能够得到有效的去除；已经形成沉淀的氟化钙和碳酸钙的沉淀物，由沉淀池通入污泥浓缩池进行污泥浓缩，主要目的是通过污泥增稠来降低污泥的含水率和减小污泥的体积，从而降低后续处理费用，污泥浓缩池和沉淀池的上清液由地沟返回到初沉池，污泥由污泥泵通入污泥脱水系统。离子交换系统充分发挥了水资源循环利用的观念，将树脂交换机上的某种离子与溶液中的氟离子进行离子交换，已达到去除水体中氟离子的目的，处理后的水体通入中水回用系统，进而实现除氟水体的资源化利用过程。
树脂补充系统设置的主要目的是解决树脂寿命缩短或树脂量减少导致的氟离子出水浓度升高的问题，根据水质变化情况，补充和更换树脂，具体通过以下技术方案实现：在树脂补充系统中，根据水质的长期连续监测和树脂高度和树脂量监测发现，离子交换系统长期运行后，树脂会出现寿命缩短和树脂含量减少等问题，导致整个离子交换系统对氟离子截留效果下降，出水浓度超过地表水III类排放标准，因此需要设置树脂补充系统，主要通过基于CBR算法的智慧决策系统对水质数据、树脂量和树脂高度进行综合评估，与案例库进行匹配，综合测算出需要补充或者更换树脂的量才能达到出水标准，调用树脂补充机械手对离子交换系统中的树脂进行补充和更换，保证离子交换系统能够长期稳定运行。
纳米除氟系统设置的主要目的是解决进水水量突然加大超过承载负荷或进水氟离子浓度突然升高等突发性事件，具体通过以下技术方案实现：在纳米除氟系统中，主要包括纳米除氟池和中性复合再生液加药系统两部分，当进水水量突然加大超过承载负荷或进水氟离子浓度突然升高，基于CBR算法的智慧决策系统根据水质数据分析调控进水阀门，让水体经过离子交换系统处理后进入纳米除氟系统，保证水体得到再次水质净化，经过水质净化后通入管道混合器，消毒后通入澄清池；当纳米除氟系统吸附饱和后通过通入中性复合再生液进行再生，主要目的是让除氟剂重新再回复到原有的交换容量,保证其高效除氟的能力。
本发明具有以下优点：
(1)离子交换除氟效果好。离子交换系统所选择的除氟树脂对氟离子(F-)具有选择吸附性，通过树脂活性基团和氟离子的交换反应，保证水体中的氟离子浓度降低到1mg/L以下，除此以外，树脂除氟的运行周期相对较长，对氟离子吸附容量较大，避免了树脂长时间频繁再生，有效延长了树脂寿命，保证除氟树脂长期稳定运行。
(2)补充树脂系统智能性高。利用CBR算法对案例库中的案例进行匹配性搜索和案例推理，通过对出水氟离子浓度、树脂高度和树脂量的分析比较中进行综合评估进行调控，判断是否需要补充树脂，计算机终端进行应急调控，调用树脂补充机械手臂将树脂储罐中的树脂补充离子交换树脂罐32中，保证系统能够稳定运行；
(3)纳米除氟系统智能控制。采用在线监测设备实时感知整个智慧除氟系统运行状态，根据系统长时间运行数据运用基于CBR的智慧决策系统做出相应的决策，保证以更加精细和动态的管理整个除氟系统的运营；纳米除氟系统所选择的天然矿物质纳米复合除氟剂对水体中的氟离子具有很好的吸附效果，在矿井水出现进水氟浓度超标时，离子交换系统出水端的氟离子可能存在超过1mg/L的可能，纳米除氟系统对经过离子交换处理的水体进行再次拦截，进一步降低了水体中的氟离子浓度，保证氟离子浓度降低到1mg/L以下，满足地表水III类出水标准。
(4)过滤效果良好。精密过滤器滤芯材质采用PP滤芯，过滤精度选择5μm，可以有效截留和吸附矿井水预处理系统处理后水体中残存的微量悬浮颗粒物、胶体、微生物，可以有效地净化水体，以保障离子交换系统进水的稳定和安全，避免堵塞除氟树脂孔径。
(5)软化作用强。软化树脂罐采用钠型强酸性阳离子交换树脂对水体中的硬度有很好的拦截效果，有效吸附了水体中的钙、镁离子，降低水体中的钙、镁离子浓度，保证在除氟离子交换树脂罐长期稳定运行。
附图说明
图1为一种矿井水的智慧高效除氟方法实施例1工艺框架图；
图2为一种矿井水的智慧高效除氟方法实施例1工艺结构示意图。
附图标记：
1、自来水系统；2、软化树脂罐；3、软化水箱；4、水洗罐；5、碱再生液装置；6、液碱泵车；7、离子交换系统；8、盐酸加药装置；9、盐酸泵车；10、提升池；11、消毒系统；12、次氯酸钠泵车；13、矿井水预处理出水；14、精密过滤器；15、树脂补充系统；16、树脂补充机械手；17、树脂储罐；18、中性复合再生液加药系统；19、地沟；20、纳米除氟池；21、管道混合器；22、澄清池；23、中水回用系统；24、碳酸钠加药装置；25、氯化钙加药装置；26、PAC+PAM加药装置；27、脱附罐；28、混凝反应池；29、沉淀池；30、污泥浓缩池；31、污泥脱水系统；32、离子交换树脂罐。
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。
实施例1
如图1-2所示，一种矿井水的智慧高效除氟系统，包括用于离子交换除氟的离子交换系统7，设置在离子交换系统一侧的树脂补充系统15和纳米除氟系统；
离子交换系统7包括依次连接的提升池10，用于过滤的精密过滤器14，布设氟离子交换树脂的离子交换树脂罐32，管道混合器21，用于沉降杂质的澄清池22，与离子交换树脂罐32相连的对离子交换树脂罐32进行水洗的水洗系统和与离子交换树脂罐32相连的用于将离子交换树脂罐32中树脂再生的碱再生装置；还包括与提升池10连接的用于溶解树脂表面钙化物质的盐酸加药装置8和与盐酸加药装置8相连的盐酸泵车9，以及与管道混合器21相连的消毒系统11和与消毒系统11相连的次氯酸钠泵车12；
精密过滤器14采用PP滤芯；
离子交换树脂罐32的出口设置有氟离子在线监测仪表，离子交换树脂罐内部设置有树脂高度感应装置和树脂量感应装置，氟离子在线监测仪表、树脂高度感应装置和树脂量感应装置均与安装基于CBR算法的智慧决策系统的计算机相连；离子交换树脂罐32的数量至少为两个；
水洗系统包括依次相连的用于软化来水的软化树脂罐2、用于降低来水硬度的软化水箱3和水洗罐4，软化树脂罐2进水口与自来水系统1相连，水洗罐4出水口与离子交换树脂罐32进水口相连，水洗产生的废液排入地沟19，由地沟19返回初沉池；软化树脂罐2中布设有钠型强酸性阳离子交换树脂；
碱再生装置包括相连的碱再生液装置5、液碱泵车6，与离子交换树脂罐32出水口依次相连的脱附罐27、混凝反应池28、沉淀池29、污泥浓缩池30、污泥脱水系统31，与混凝反应池28相连的碳酸钠加药装置24、氯化钙加药装置25和PAC+PAM加药装置26，碱再生液装置5与离子交换树脂罐32进水口相连，污泥浓缩池30产生的上层清液由地沟19返回初沉池；
树脂补充系统15包括树脂储罐17和用于将树脂从树脂储罐17补充到离子交换树脂罐32内的树脂补充机械手16；
纳米除氟系统包括相连的纳米除氟池20和用于使纳米除氟池功能恢复的中性复合再生液加药系统18，纳米除氟池20的进水口与离子交换树脂罐32的出口相连且设置有阀门，纳米除氟池20的出水口与管道混合器21相连。
以鄂尔多斯市上湾污水处理厂除氟车间为例，污水处理厂预处理系统出水水量为5000-7500m3/d，经过污水处理厂预处理系统处理过的矿井预处理出水13进入提升池10，由提升泵将水体提升至精密过滤器14，对微量悬浮颗粒、胶体、微生物进行初步的截留，有效防止其堵塞离子交换系统7；水体经过精密过滤器14过滤作用，水体均匀流入离子交换系统7，离子交换系统主体部分是由两个离子交换树脂罐32组成，在特定氟离子交换树脂作用下，去除水体中的氟离子(F-)，保证出水氟离子达到地表水III类排放标准；经过离子交换系统7处理后的水体，由管路进入管道混合器21，在管道混合器21中加入已经配好的次氯酸钠溶液，投加量为1～3mg/L，主要目的是通过与污水中的有害成分发生化学反应，改变有害物质组织结构，破坏病毒细菌成分，起到消毒杀菌作用；水体中的次氯酸钠溶液主要是由消毒系统11通过加药泵注入管道混合器21，消毒系统11中的次氯酸钠溶液主要是由次氯酸钠泵车12配好一定比例后以后注入消毒系统11中；水体经过管道混合器21进入澄清池22，有效将水体中混有的杂质沉降，保持水体相对清洁的流入中水回用系统23，用于后期厂房冲刷和厂区绿化；自来水由自来水系统1的管路通入软化树脂罐2，经过软化树脂罐2软化的水体进入软化水箱3，主要目的是为了去除水体中的钙、镁离子，降低水体的硬度；经过软化的水体流进水洗罐4，离子交换树脂罐32运行16h后进入水洗阶段，由水洗罐4将软化后的水体注入离子交换树脂罐32进行水洗过程，水洗产生的废液排入地沟，由地沟返回初沉池19，当除氟树脂长期运行后，树脂由于硬度的累积会出现钙化问题，当出现树脂钙化问题后，需要在盐酸加药装置8通过管路在提升池10中加入盐酸，盐酸主要是由盐酸泵车9提升至盐酸加药装置8，加入盐酸的主要目的是用强酸溶解树脂表面粘结的钙化物质，有效激活树脂；水洗结束后，离子交换树脂罐32进行再生，离子交换树脂罐32的再生主要是通过液碱泵车6将已经配好的液体碱提升至碱再生液装置5，再由碱再生液装置5通过加药泵注入离子交换树脂罐32完成再生过程，主要通过再生液洗出所交换的氟离子，让树脂重新恢复到原来的交换容量；再生完成产生的脱附液流入脱附罐27中，由脱附罐27通过提升泵提升至混凝反应池28进行混凝沉淀反应；要完成混凝沉淀反应，还需要分别加入三种药剂，在氯化钙加药装置25中加入氯化钙盐，再加入自来水，通过连续搅拌保证其溶解，通过加药泵将氯化钙溶液注入混凝反应池28，主要目的是让钙离子(Ca2+)和脱附液中的氟离子(F-)有效结合，形成氟化钙(CaF2)沉淀；在PAC+PAM加药装置26中按比例加入PAC和PAM，再加入自来水，通过连续搅拌保证其溶解，通过加药泵将混合溶液注入混凝反应池28，加速让钙离子(Ca2+)和脱附液中的氟离子(F-)絮凝沉淀；在碳酸钠加药装置24中按比例加入碳酸钠固体，再加入自来水，通过连续搅拌保证其溶解，通过加药泵将碳酸钠溶液注入混凝反应池28，保证多余的钙离子(Ca2+)能和水体中的碳酸根离子(CO3 2-)发生反应，形成碳酸钙沉淀，保证由地沟返回初沉池19前端的钙离子(Ca2+)浓度不会逐渐累积，保证钙离子(Ca2+)出水达标；经过混凝反应池28的絮凝沉淀，产生的氟化钙和碳酸钙沉淀由管路进入沉淀池29，通过重力的作用保证中的沉淀物沉降下来，上清液由地沟返回初沉池19；由沉淀池29沉降下来的污泥进入污泥浓缩池30，主要是通过压缩污泥来降低污泥的含水率和减小污泥的体积，污泥浓缩池30产生的上层清液由地沟返回初沉池19，污泥通过污泥泵注入污泥脱水系统31。
随着离子交换系统7的长期运行，离子交换树脂罐32中的树脂会出现寿命缩短和树脂含量降低等一系列的问题，因此设置了树脂补充系统15，主要通过基于CBR算法的智慧决策系统对水质数据、树脂量和树脂高度进行综合评估，与案例库进行匹配，综合测算出需要补充或者更换树脂的量才能达到出水标准，调用树脂补充机械手16将树脂罐17中的新树脂投到离子交换树脂罐32中，对离子交换树脂罐32中的树脂进行补充和更换，保证离子交换系统7能够长期稳定运行。
当遇到进水水量突然加大超过离子交换树脂罐32承载负荷或进水氟离子浓度突然升高等突发性事件，可打开离子交换树脂罐32出口端的电动蝶阀，让离子交换树脂罐32处理后水体再进入的在纳米除氟系统中，纳米除氟系统主要包括纳米除氟池20和中性复合再生液加药系统18两部分，基于CBR算法的智慧决策系统根据水质数据分析调控电动蝶阀，让水体经过离子交换树脂罐32处理后进入纳米除氟系统，保证水体得到再次水质净化，经过水质净化后通入管道混合器，消毒后通入澄清池22；当纳米除氟系统吸附饱和后通入中性复合再生液加药系统18，通过中性复合再生液进行再生，主要目的是让除氟剂重新再回复到原有的交换容量,达到高效除氟的目的。
其中提升池通过卧式离心泵提升至精密过滤器，卧式离心泵流量为220m3/h，扬程为32m，功率为30kW，采用一用一备装配；精密过滤器滤芯材质采用PP滤芯，过滤精度选择5μm，精密过滤器材质主要选用碳钢(CS)防腐材料；离子交换系统主体是由两个除氟树脂罐构成，树脂罐尺寸为直径为2.2m，高度为5.8m，单罐装填树脂8m3，装填高度为2.1m，除氟树脂采用碱再生的特定氟离子交换树脂，该树脂材料结构稳定，才pH为7.0～9.0条件下对氟离子(F-)有选择吸附性，对氯离子(Cl-)和硫酸根离子(SO4 2-)几乎没有吸附作用，不易受共存物质干扰，运行周期为16h，出水氟离子保证可降低为1mg/L，在除氟树脂罐的出水端设置有氟离子在线监测仪表，在树脂罐内部设置有树脂高度和树脂量的感应装置；盐酸加药装置包括盐酸储罐和工业盐酸计量泵两部分，盐酸储罐直径为2.8m、高度为3.6m，体积为22m3，液位通过磁翻板流量计显示，储罐主要材质是聚乙烯(PE)，工业盐酸计量泵采用机械隔膜计量泵，流量为380L/h，扬程为50m，功率为0.37kW，设置一用一备；碱再生液装置包括工业液碱储罐和工业液碱计量泵，液碱储罐体和直径为3.0m、高度为4.2m，体积为28m3，液位通过磁翻板流量计显示，储罐主要材质是聚乙烯(PE)，工业液碱计量泵采用机械隔膜泵，流量为6.5m3/h，扬程为25m，功率为2.2kW，设置一用一备；脱附罐的罐体和液碱储罐、盐酸罐体相同，直径也为2.8m、高度也为3.6m，体积也为22m3，脱附罐体上设置有搅拌器，搅拌器功率为2.2kW，脱附后的液体通过脱附泵注入混凝沉淀池中，脱附泵采用塑料离心泵，流量为6.5m3/h，扬程为25m，功率为2.2kW；盐酸和液碱均采用泵车通过输送泵输送到罐体内，输送泵的流量为20m3/h，扬程为10m，功率为1.5kW；水洗系统主要是由水洗罐和输送泵组成，水洗罐主要材质是聚乙烯(PE)，直径也为3.0m、高度也为4.2m，体积为28m3，液位通过磁翻板流量计显示，输送泵的流量为12.5m3/h，扬程为25m，功率为2.2kW；混凝反应池包括两个混凝反应槽，选用碳钢(CS)防腐材料，内装两台搅拌机，搅拌机功率为0.37kW；消毒系统主要由次氯酸钠储罐和次氯酸钠投加泵组成，次氯酸钠储罐直径为2.5m、高度也为3.6m，体积也为15m3，液位通过磁翻板流量计显示，储罐主要材质是聚乙烯(PE)，次氯酸钠投加泵采用电磁隔膜泵，流量为30L/h，扬程为50m，功率为0.25kW，设置一用一备；污泥浓缩池体积为15m3，主要材质选用玻璃钢(FRP)，污泥浓缩池产生的污泥通过污泥泵通入污泥脱水系统，污泥泵采用电动隔膜泵，泵的流量为3.5m3/h，扬程为30m，功率为1.5kW，主要由PVC管路运输；自来水软化系统包括软化树脂罐和软化水箱两部分组成，其中软化树脂罐采用钠型强酸性阳离子交换树脂，其再生液选用10％NaCl溶液，经过钠离子交换树脂处理过的软化水体硬度低于15mg/L，处理能力不小于120t/d，软化水箱主要材质是聚乙烯(PE)，直径也为2.8m、高度也为3.6m，体积也为22m3，液位通过磁翻板流量计显示；碳酸钠、二合一(PAC+PAM)、氯化钙等加药箱体积均为5m3，均选用加厚聚乙烯(PE)材质，顶端均设有搅拌器，搅拌器功率为2.2kW，加药泵选取20～110L/h，二合一(PAC+PAM)药剂投加比例为1000:1；管道混合器采用DN450无缝钢管；树脂补充系统主要包括树脂补充机械手和树脂储罐两部分，树脂补充机械手，直径为2.2m，高度为7m，手臂具有很强的承压性能，主要采用合金钢，手臂前端装有翻板式桶装移料手，移料手每次承载重量不超过0.25t，树脂补充机械手主要受计算机终端控制，根据基于CBR算法的智慧决策系统对控制系统发出的信号做出应急响应，树脂储罐主要材质是聚乙烯(PE)，直径也为2.8m、高度也为3.6m，体积也为22m3；纳米除氟系统，主要是在水体中投加一种天然矿物质纳米复合除氟剂，粒子直径为0.5～1.8mm，吸附容量大，对氟浓度1.5～10mg/L的穿透吸附容量可达到1～5mg/L，具有一定的耐酸碱性，寿命相对较长，再生主要采用一种中性复合再生液，只需加入纳米除氟系统中进行浸泡，就能完成活化再生；沉淀池直径为3.0m、高度为3.0m，体积为30m3，出水最大流量为8m/h；澄清池长5m、宽4m、高4m，容积为60m3。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：包括用于离子交换除氟的离子交换系统，设置在所述离子交换系统一侧的树脂补充系统和纳米除氟系统；
所述离子交换系统包括依次连接的提升池，用于过滤的精密过滤器，布设氟离子交换树脂的离子交换树脂罐，管道混合器，用于沉降杂质的澄清池，与所述离子交换树脂罐相连的对所述离子交换树脂罐进行水洗的水洗系统，与所述离子交换树脂罐相连的用于将所述离子交换树脂罐中树脂再生的碱再生装置，与所述提升池连接的用于溶解所述树脂表面钙化物质的盐酸加药装置和与所述盐酸加药装置相连的盐酸泵车；
所述纳米除氟系统在水体中投加一种天然矿物质纳米复合除氟剂，所述纳米除氟系统包括相连的纳米除氟池和用于使所述纳米除氟池功能恢复的中性复合再生液加药系统，所述纳米除氟池的进水口与所述离子交换树脂罐的出口相连且设置有阀门，所述纳米除氟池的出水口与所述管道混合器相连；
所述树脂补充系统包括树脂储罐和用于将所述树脂从所述树脂储罐补充到所述离子交换树脂罐内的树脂补充机械手；所述离子交换树脂罐的出口设置有氟离子在线监测仪表，所述离子交换树脂罐内部设置有树脂高度感应装置和树脂量感应装置，所述氟离子在线监测仪表、所述树脂高度感应装置和所述树脂量感应装置均与安装基于CBR算法的智慧决策系统的计算机相连；
当基于CBR的智慧决策系统预测到所述离子交换系统出水端的氟离子超过1mg/L时，所述纳米除氟系统对经过离子交换处理的水体进行再次拦截，以使氟离子浓度降低到1mg/L以下。
2.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述离子交换系统还包括与所述管道混合器相连的消毒系统和与所述消毒系统相连的次氯酸钠泵车。
3.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述精密过滤器采用PP滤芯。
4.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述离子交换树脂罐的数量至少为两个。
5.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述澄清池的上清液流入中水回用系统。
6.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述水洗系统包括依次相连的用于软化来水的软化树脂罐、用于降低所述来水硬度的软化水箱和水洗罐，所述软化树脂罐进水口与自来水系统相连，所述水洗罐出水口与所述离子交换树脂罐进水口相连，水洗产生的废液排入地沟，由地沟返回初沉池。
7.根据权利要求6所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述软化树脂罐中布设有钠型强酸性阳离子交换树脂。
8.根据权利要求1所述的一种矿井水的智慧高效除氟系统，其特征在于：所述碱再生装置包括相连的碱再生液装置、液碱泵车，与所述离子交换树脂罐出水口依次相连的脱附罐、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩池、污泥脱水系统，与所述混凝反应池相连的碳酸钠加药装置、氯化钙加药装置和PAC+PAM加药装置，所述碱再生液装置与所述离子交换树脂罐进水口相连，所述污泥浓缩池产生的上层清液由地沟返回初沉池。
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