CN115093052A - 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 - Google Patents
一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115093052A CN115093052A CN202210751929.2A CN202210751929A CN115093052A CN 115093052 A CN115093052 A CN 115093052A CN 202210751929 A CN202210751929 A CN 202210751929A CN 115093052 A CN115093052 A CN 115093052A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorine
- turbidity
- sand
- water
- micro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 129
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 title claims abstract description 129
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 113
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 71
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 16
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 206010016818 Fluorosis Diseases 0.000 claims description 2
- 208000004042 dental fluorosis Diseases 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- -1 fluoride ions Chemical class 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 230000005802 health problem Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 230000037406 food intake Effects 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021432 inorganic complex Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000000653 nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
- C02F1/5245—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents using basic salts, e.g. of aluminium and iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/583—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds by removing fluoride or fluorine compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
- C02F2101/14—Fluorine or fluorine-containing compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
- Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
Abstract
本发明涉及一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，包括如下步骤：S1：向高氟矿井水中加入除氟剂，搅拌均匀，生成含氟络合物悬浊液。S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入无机聚合物絮凝剂，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝。S3：加入微砂强化絮凝，然后加入有机高分子絮凝剂进行二次絮凝，并搅拌至絮凝体完全沉降。S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及符合排放标准的水体。本发明的氟浊共降处理工艺成本较低，能够在常温下直接进行，无需预处理，能够在较短时间内完成除氟以及絮凝。絮凝物经过过滤后，得到的水体基本接近中性，水质清澈，含氟量低于1mg/L，能够直接排放，除污泥外不产生其他废弃物。
Description
技术领域
本发明属于含氟水体处理技术领域，具体涉及一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺。
背景技术
在煤炭资源开采过程中，矿井水流经采煤工作面和巷道时，受到人为的影响，岩粉、煤粉和其他有机物掺入水中，使水质变得复杂。一般来说，受岩粉、煤粉和其他有机物影响后的水源大致可以分为洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和含特殊污染物矿井水等5种类型。上述含特殊污染物矿井水中，高浊高氟矿井水较为常见。
当F-摄入较低浓度时，可以帮助硬化牙釉质，有效防止蛀牙的发生。然而，地下水中F-含量或高或低都会对对人类健康带来重要的影响，摄入不足或过量均会导致健康问题。摄入过量的F-，例如4mg/L以上会引发神经系统损伤、生育率下降，以及氟骨症等健康问题。因此，世界卫生组织(WTO)建议饮用水中F-质量浓度不得高于1.5mg/L。《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定，饮用水中F-质量浓度限值为1mg/L。
据不完全统计，我国约有4000万人长期饮用高氟地下水。高氟地下水集中分布在埋深150～300m，主要为煤矿井的开采范围。目前煤矿矿井水要求严格，必须达到资源化回收利用标准，规定煤矿矿井水出水氟化物浓度满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准，即氟化物浓度小于1mg/L。
传统的除氟工艺包括膜法、树脂法、吸附过滤法、混凝沉淀法以及除氟剂法。
膜法利用半透膜分离氟化物，在除氟过程中也除去其他离子，适合处理量小的含氟苦咸水的淡化。膜法的膜更换周期为2年，投资造价高，每吨水的处理成本不低于10元，具有高运行成本，并且废液量大，会产生25％废液，以及大量难处理废旧膜柱、废盐等固体废弃物。
树脂法利用离子交换树脂的交换能力除去水中的氟离子，需要采用特定树脂，同样投资造价高，树脂更换周期为1-2年，每吨水的处理成本不低于4元，具有高运行成本，并且会产生5％的废液难以处理，以及废旧树脂、污泥等固体废弃物。
吸附过滤法将活性氧化铝、沸石、羟基磷灰石等加入水体中，氟离子被吸附在由吸附剂组成的滤层上。同样地，吸附过滤法的投资造价高，滤料更换周期为1-2年，酸碱投入量大，每吨水的处理成本不低于4.5元，且会产生5％的废液，以及废旧滤料、污泥等固体废弃物。另外，吸附过滤法的出水效果较差且整体工艺不稳定。
混凝沉淀法通过向含氟水中投加絮凝剂，使之生成絮体而吸附氟离子，经沉淀和过滤将其去除。然而，混凝沉淀法仅适用于F-小于4mg/L的水体，且加药量大，需要保证有效Al3+是F-的10～15倍。另外，混凝沉淀法对F-的去除率低，出水中的Al3+、Cl-、SO4 2-有超标的可能。
除氟剂法采用除氟剂对各行业含氟废水进行深度处理，除氟剂能够吸附废水中氟离子，在络合作用下生成难溶态的含氟化合物。加入适量的絮凝剂后，细小的非溶解状的絮体物相互粘结成较大形状的絮体，加快沉降速度，使含有氟化物的絮体快速沉降于污泥之中。除氟剂法的投资以及运行成本较低，但是出水效果不稳定，采用该方法得到的出水中的COD、TDS以及重金属含量容易超标。
因此，需要一种成本更低、除氟效果更好，并且产生的废弃物更少的高氟高浊矿井水的处理方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决现有技术中的除氟方法普遍存在的成本高、处理效果差、产生大量废弃物的技术问题，本发明提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，包括如下步骤：
S1：向高氟矿井水中加入除氟剂，搅拌均匀，生成含氟络合物悬浊液；
S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入无机聚合物絮凝剂，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝；
S3：加入微砂强化絮凝，然后加入有机高分子絮凝剂进行二次絮凝，并搅拌至絮凝体完全沉降；
S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及符合排放标准的水体。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，还包括如下步骤：
S5：对污泥中的微砂进行回收：将含有微砂的污泥输送至砂水分离器，砂水分离器通过离心原理将微砂从污泥中分离出来。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，所述微砂为石英砂，所述石英砂的直径为50-300μm。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，所述高氟高浊矿井水中氟化物的浓度＜10mg/L，固体颗粒物的浓度为50mg-10000mg/L。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，步骤S1中，高氟高浊矿井水中的F-和除氟剂的质量比为1:150-1:200；
步骤S2中，无机聚合物絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为2-5:100；
步骤S3中，微砂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.5:100，有机高分子絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.3:100。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，步骤S3中，加入微砂强化絮凝2-5min，然后加入有机高分子絮凝剂。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，所述无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，所述有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或者聚丙烯酸钠。
如上所述的氟浊共降处理工艺，优选地，步骤S1中，加入除氟剂后，反应3-20min；
步骤S2中，加入无机聚合物絮凝剂后，反应3-20min；
步骤S3中，加入微砂以及有机高分子絮凝剂后，反应3-20min。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
首先，本发明在投加无机聚合物絮凝剂后向体系中投加微砂。微砂的投加能够强化絮凝反应，具体地，加入的微砂能够作为絮凝体的内核，促进对悬浮物微粒的吸附，使絮凝体的尺寸在短时间内迅速增加。另外，由于微砂粒的比表面积巨大，胶体粒子在与微砂碰撞的过还能够吸附在微砂表面形成絮凝体，所以，投入微砂还能够增大絮凝体的密度，加快絮凝体的沉降。因此，微砂的加入加快了絮凝体的沉降速度，缩短了絮凝反应时间加快高氟高浊矿井水的处理效率，并且还能够缩小絮凝池的体积。
其次，本发明在加入无机聚合物絮凝剂之后，加入有机高分子絮凝剂之前添加微砂，无机聚合物絮凝剂的加入促进体系中形成质量较轻的絮凝物，微砂的加入在轻质絮凝物的基础上强化了絮凝效果，然后再加入有机高分子絮凝剂，就可以在短时间内实现较好的除氟以及除浊效果。
本发明的氟浊共降处理工艺能够在常温下直接进行，无需除硬、除油、pH调节等预处理环节，且能够在40-45min内完成除氟以及絮凝程序。絮凝物经过过滤后，得到的水体基本接近中性，水质清澈，含氟量低于1mg/L，能够直接排放。本发明的氟浊共降处理工艺成本较低，微砂能够回收，实现循环利用，且仅产生污泥一种固体废弃物，不会产生废液等废弃物。
附图说明
图1为除氟剂的除氟原理示意图；
图2为本发明的氟浊共降处理工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，包括如下步骤：
S1：向高氟矿井水中加入除氟剂，搅拌均匀，生成含氟络合物悬浊液。如图1所示，除氟剂是一种复合型无机配合物，具有强大的正电荷基团，能在络合作用下快速吸附高氟高浊矿井水中的氟离子，使氟离子生成新的难溶白色含氟化合物。
S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入无机聚合物絮凝剂，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝，促进体系中形成质量较轻的絮凝物。无机聚合物絮凝剂能够提供大量的络合离子，并通过吸附、桥架、交联作用使含氟络合物悬浊液凝聚。此外，无机聚合物絮凝剂还能够中和微粒表面的电荷，降低表面电位，破坏粒子的稳定性，使微粒由原来的相斥变为相吸，微粒间相互碰撞，从而形成轻质絮凝物。
S3：加入微砂强化絮凝，然后加入有机高分子絮凝剂进行二次絮凝，并搅拌至絮凝体完全沉降。在絮凝过程中，脱稳的微粒之间的凝聚结合，形成大颗粒絮凝体是一种结晶沉淀过程。其中，絮凝核心的对絮凝反应的影响较为关键。本步骤中，通过投加微砂强化絮凝反应。具体地，加入的微砂能够作为絮凝体的核心，促进对悬浮物微粒的吸附，使絮凝体的尺寸在短时间内迅速增加。另外，由于微砂粒的比表面积巨大，胶体粒子在与微砂碰撞的过还能够吸附在微砂表面形成絮凝体，所以，投入微砂还能够增大絮凝体的密度，加快絮凝体的沉降。因此，微砂的加入加快了絮凝体的沉降速度，缩短了絮凝反应时间加快高氟高浊矿井水的处理效率，并且还能够缩小絮凝池的体积。
S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及符合排放标准的水体。本发明在加入无机聚合物絮凝剂之后，加入有机高分子絮凝剂之前添加微砂，无机聚合物絮凝剂的加入促进体系中形成质量较轻的絮凝物，微砂的加入在轻质絮凝物的基础上强化了絮凝效果，然后再加入有机高分子絮凝剂，就可以在短时间内实现较好的除氟以及除浊效果。本发明中，微砂的加入时间较为重要，若在有机高分子絮凝剂之后加入微砂，则会因为有机高分子絮凝剂本身较为粘稠，导致微砂无法在体系内形成絮凝核心，无法较好地实现絮凝体的快速沉降。
S5：对污泥中的微砂进行回收：将含有微砂的污泥输送至砂水分离器，砂水分离器通过离心原理将微砂从污泥中分离出来。
上述微砂优选为石英砂，石英砂的直径为50-300μm。
优选地，步骤S3中，加入微砂强化絮凝2-5min，然后加入有机高分子絮凝剂。
本发明的氟浊共降处理工艺能够较好地处理氟化物的浓度＜10mg/L的高氟高浊矿井水，且处理的高氟高浊矿井水中固体颗粒物的浓度范围可以从50mg到10000mg/L不等。
优选地，步骤S1中，高氟高浊矿井水中的F-和除氟剂的质量比为1:150-1:200。步骤S2中，无机聚合物絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为2-5:100。步骤S3中，微砂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.5:100，有机高分子絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.3:100。
上述无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁，优选为聚合氯化铝PAC。上述有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或者聚丙烯酸钠，优选为聚丙烯酰胺PAM。
上述步骤S1中，加入除氟剂后，反应3-20min；
步骤S2中，加入无机聚合物絮凝剂后，反应3-20min；
步骤S3中，加入微砂以及有机高分子絮凝剂后，反应3-20min。
本发明的氟浊共降处理工艺能够在常温下直接进行，无需除硬、除油、pH调节等预处理环节，且能够在40-45min内完成除氟以及絮凝程序。絮凝物经过过滤后，得到的水体基本接近中性，水质清澈，出水水质好，含氟量低于1mg/L，能够直接排放。本发明的氟浊共降处理工艺成本较低，抗冲击性较好，微砂能够回收，实现循环利用，且仅产生污泥一种固体废弃物，不会产生废液等废弃物。上述抗冲击性指的是氟浊共降处理设备即便处理高硬度、含油、SS浓度较高的含氟矿井水，也不会影响设备的正常使用，设备整体的使用寿命较长。
实施例1
本实施例提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，经检测，高氟高浊矿井水即进水中氟化物的浓度为3mg/L，pH为8.2，悬浮物SS的浓度为500mg/L。
以1000m3/h的处理量进水，并对上述进水进行如下处理：
S1：加入除氟剂，保持矿井水中的F-和除氟剂的质量比为1:150，搅拌均匀，反应15min，使进水中的氟化物与除氟剂生成难溶的含氟络合物。
S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入聚合氯化铝，保持聚合氯化铝与高氟高浊矿井水的质量比为5:100，反应18min，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝，促进体系中形成质量较轻的絮凝物。
S3：加入直径为150μm的微砂强化絮凝，保持微砂与高氟高浊矿井水的质量比为0.3:100，静置2min后加入聚丙烯酰胺，保持聚丙烯酰胺与高氟高浊矿井水的质量比为0.3:100，二次絮凝10min，并搅拌至絮凝体完全沉降。
S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.5mg/L，符合排放标准，pH为7.0，浊度为1.7NTU，悬浮物浓度SS为3.5mg/L。
S5：对污泥中的微砂进行回收：将含有微砂的污泥输送至砂水分离器，砂水分离器通过离心原理将微砂从污泥中分离出来。
实施例2
本实施例提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，经检测，高氟高浊矿井水即进水中氟化物的浓度为1.5mg/L，pH为7.6，悬浮物SS的浓度为1000mg/L。
以1600m3/h的处理量进水，并对上述进水进行如下处理：
S1：加入除氟剂，保持矿井水中的F-和除氟剂的质量比为1:200，搅拌均匀，反应15min，使进水中的氟化物与除氟剂生成难溶的含氟络合物。
S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入聚合氯化铝，保持聚合氯化铝与高氟高浊矿井水的质量比为2:100，反应15min，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝，促进体系中形成质量较轻的絮凝物。
S3：加入直径为150μm的微砂强化絮凝，保持微砂与高氟高浊矿井水的质量比为0.2:100，静置2min后加入聚丙烯酰胺，保持聚丙烯酰胺与高氟高浊矿井水的质量比为0.3:100，二次絮凝10min，并搅拌至絮凝体完全沉降。
S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.8mg/L，符合排放标准，pH为6.8，浊度为1.5NTU，悬浮物浓度SS为3.1mg/L。
S5：对污泥中的微砂进行回收：将含有微砂的污泥输送至砂水分离器，砂水分离器通过离心原理将微砂从污泥中分离出来。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S3中，加入微砂后，静置3min加入聚丙烯酰胺。
对本实施例步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.53mg/L，符合排放标准，pH为7.0，浊度为1.7NTU，悬浮物浓度SS为3.3mg/L。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S3中，加入微砂后，静置5min加入聚丙烯酰胺。
对本实施例步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.6mg/L，符合排放标准，pH为7.1，浊度为1.9NTU，悬浮物浓度SS为3.4mg/L。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S3中，微砂的粒径为300μm。
对本实施例步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.55mg/L，符合排放标准，pH为7.0，浊度为1.7NTU，悬浮物浓度SS为3.4mg/L。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，步骤S3中，微砂的粒径为50μm。
对本实施例步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及水体。对出水水质进行检测，出水中氟化物浓度为0.57mg/L，符合排放标准，pH为7.1，浊度为1.8NTU，悬浮物浓度SS为3.4mg/L。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，整个氟浊共降处理工艺中不加微砂。另外，出于工艺，本对比例只能处理悬浮物浓度SS低于500mg/L的高氟高浊矿井水因此，本对比例中进水中悬浮物SS的浓度为400mg/L。本对比例中，对絮凝体的悬浊液进行过滤之前，共经历2.5h。其中加入除氟剂后反应15min，加入聚合氯化铝后反应15min，加入直聚丙烯酰胺后二次絮凝2h。
对本实施例的出水水质进行检测，结果如下：出水中氟化物浓度为0.65mg/L，符合排放标准，pH为7.2，浊度为5NTU，悬浮物浓度SS为11mg/L。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，微砂的直径为20μm。本对比例中，对絮凝体的悬浊液进行过滤之前，共经历2h。其中加入除氟剂后反应15min，加入聚合氯化铝后反应15min，加入直聚丙烯酰胺后二次絮凝1.5h。
对本实施例的出水水质进行检测，结果如下：出水中氟化物浓度为0.6mg/L，符合排放标准，pH为7.1，浊度为4.5NTU，悬浮物浓度SS为9.7mg/L。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，微砂的直径为500μm。本对比例中，对絮凝体的悬浊液进行过滤之前，共经历1.5h。其中加入除氟剂后反应15min，加入聚合氯化铝后反应15min，加入直聚丙烯酰胺后二次絮凝1h。
对本实施例的出水水质进行检测，结果如下：出水中氟化物浓度为0.58mg/L，符合排放标准，pH为7.1，浊度为4NTU，悬浮物浓度SS为9mg/L。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，加入微砂后，静置15min后加入聚丙烯酰胺。本对比例中，对絮凝体的悬浊液进行过滤之前，共经历1.8h。其中加入除氟剂后反应15min，加入聚合氯化铝后反应15min，加入直聚丙烯酰胺后二次絮凝1.3h。
对本实施例的出水水质进行检测，结果如下：出水中氟化物浓度为0.57mg/L，符合排放标准，pH为7.1，浊度为4.3NTU，悬浮物浓度SS为9.4mg/L。
上述实施例1-6中，每吨高氟高浊矿井水的运营费用约为1元/吨水，对比例1中，运营费用约为2.5元/吨水。
相比实施例1，对比例2中微砂的粒径过小，微砂加入后部分成为悬浮物，增加了悬浮物浓度，使得絮凝效果和沉降速度均下降。
相比实施例1，对比例3中微砂的粒径过大，在起到增强絮凝和加快絮凝体沉降速度之前，可能部分微砂已经沉降，因此没有起到理想的絮凝效果和较快的沉降速度。
相比实施例1，对比例4中因为加入微砂后放置的时间过长，导致沉降速度变慢。具体地，在微砂加入后的2-5min内，体系中的微砂能够吸附悬浮物，并且质量较轻的絮凝体也能够吸附在微砂表面，在增加整体絮凝体重量的同时，也增加了絮凝体的密实程度。从时间上看，在上述时间范围内，絮凝体的密度逐渐达到最大，因此絮凝体的沉降速度较快。
随着放置时间的增加，体系中的团聚发生了改变，逐渐变为絮凝体和絮凝体之间的吸附结合，虽然此时的絮凝体具有相对较大的体积和质量，但是，这种絮凝体之间结合后反而产生了空隙，并且由于空隙的存在，团聚后的絮凝体的密度反而减小，也就使得絮凝体的沉降速度变慢。
以上实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定，本领域技术人员在权利要求的范围内做出各种变形或修改，均属于本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：向高氟矿井水中加入除氟剂，搅拌均匀，生成含氟络合物悬浊液；
S2：在搅拌条件下向步骤S1得到的含氟络合物悬浊液中加入无机聚合物絮凝剂，使含氟络合物以及悬浮物初步絮凝；
S3：加入微砂强化絮凝，然后加入有机高分子絮凝剂进行二次絮凝，并搅拌至絮凝体完全沉降；
S4：对步骤S3中得到的含有絮凝体的悬浊液进行过滤，得到污泥以及符合排放标准的水体。
2.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，还包括如下步骤：
S5：对污泥中的微砂进行回收：将含有微砂的污泥输送至砂水分离器，砂水分离器通过离心原理将微砂从污泥中分离出来。
3.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，所述微砂为石英砂，所述石英砂的直径为50-300μm。
4.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，所述高氟高浊矿井水中氟化物的浓度＜10mg/L，固体颗粒物的浓度为50mg-10000mg/L。
5.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，步骤S1中，高氟高浊矿井水中的F-和除氟剂的质量比为1:150-1:200；
步骤S2中，无机聚合物絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为2-5:100；
步骤S3中，微砂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.5:100，有机高分子絮凝剂与高氟高浊矿井水的质量比为0.1-0.3:100。
6.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，步骤S3中，加入微砂强化絮凝2-5min，然后加入有机高分子絮凝剂。
7.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，所述无机聚合物絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合氯化铁或者聚合硫酸铁。
8.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，所述有机高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或者聚丙烯酸钠。
9.根据权利要求1所述的氟浊共降处理工艺，其特征在于，步骤S1中，加入除氟剂后，反应3-20min；
步骤S2中，加入无机聚合物絮凝剂后，反应3-20min；
步骤S3中，加入微砂以及有机高分子絮凝剂后，反应3-20min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210751929.2A CN115093052B (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210751929.2A CN115093052B (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115093052A true CN115093052A (zh) | 2022-09-23 |
| CN115093052B CN115093052B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=83295858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210751929.2A Active CN115093052B (zh) | 2022-06-28 | 2022-06-28 | 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115093052B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001190902A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-17 | Grace Chemicals Kk | スラッジ水の微砂除去方法 |
| JP2008104946A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Kurita Water Ind Ltd | フッ素含有排水の処理方法 |
| US20100072142A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Method and system for seeding with mature floc to accelerate aggregation in a water treatment process |
| JP2010075928A (ja) * | 2009-11-27 | 2010-04-08 | Kurita Water Ind Ltd | フッ素含有排水の処理方法及び処理装置 |
| JP2015134328A (ja) * | 2014-01-17 | 2015-07-27 | 鎌田バイオ・エンジニアリング株式会社 | フッ素含有溶液からのフッ素化合物除去方法 |
| CN110015781A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-16 | 山东双科矿山科技有限公司 | 一种煤矿井水的高效除氟方法 |
| CN112794496A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-14 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种矿井水去除悬浮物和回收煤泥的方法及系统 |
| CN114590879A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-07 | 中国矿业大学(北京) | 除氟药剂、除氟药剂的制备方法及处理含氟矿井水的方法 |
-
2022
- 2022-06-28 CN CN202210751929.2A patent/CN115093052B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001190902A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-17 | Grace Chemicals Kk | スラッジ水の微砂除去方法 |
| JP2008104946A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Kurita Water Ind Ltd | フッ素含有排水の処理方法 |
| US20100072142A1 (en) * | 2008-09-19 | 2010-03-25 | Palo Alto Research Center Incorporated | Method and system for seeding with mature floc to accelerate aggregation in a water treatment process |
| JP2010075928A (ja) * | 2009-11-27 | 2010-04-08 | Kurita Water Ind Ltd | フッ素含有排水の処理方法及び処理装置 |
| JP2015134328A (ja) * | 2014-01-17 | 2015-07-27 | 鎌田バイオ・エンジニアリング株式会社 | フッ素含有溶液からのフッ素化合物除去方法 |
| CN110015781A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-16 | 山东双科矿山科技有限公司 | 一种煤矿井水的高效除氟方法 |
| CN112794496A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-14 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种矿井水去除悬浮物和回收煤泥的方法及系统 |
| CN114590879A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-07 | 中国矿业大学(北京) | 除氟药剂、除氟药剂的制备方法及处理含氟矿井水的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115093052B (zh) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102730885B (zh) | 一种多金属矿选矿废水高效絮凝沉淀净化方法 | |
| US6919031B2 (en) | Method of treating water and wastewater with a ballasted flocculation process and a chemical precipitation process | |
| JP2002525204A (ja) | 高速凝集沈澱式汚廃水処理方法 | |
| CN110540274B (zh) | 一种隧道施工污水处理方法 | |
| CN205740628U (zh) | 一种新型净水系统 | |
| CN101066815A (zh) | 一种冶金污水深度处理的方法 | |
| CN105152395A (zh) | 一种造纸废水深度处理工艺 | |
| CN105540987A (zh) | 一种深度净水方法 | |
| JP2005013892A (ja) | 浄水処理方法 | |
| CN1911823A (zh) | 一种磁絮凝分离废水处理工艺方法 | |
| CN109626627B (zh) | 高盐灰渣渗滤液预处理方法 | |
| CN102826695A (zh) | 白钨选矿废水处理工艺 | |
| CN1064648C (zh) | 硅藻精土处理剂以及用硅藻精土处理剂处理污水的方法 | |
| CN112250155B (zh) | 一种重介速沉水处理方法 | |
| CN115093052A (zh) | 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺 | |
| JP2006007086A (ja) | 凝集沈殿水処理方法及び装置 | |
| CN112374634B (zh) | 压裂返排液的预处理方法 | |
| CN214612016U (zh) | 一种利用磁性树脂实现磁混凝沉淀的深度水质净化装置 | |
| CN211311154U (zh) | 一种矿井水深度处理装置 | |
| JP2003245504A (ja) | 排水の処理方法及びその装置 | |
| CN104445734B (zh) | 一种去除矿井水中残余铝的方法和装置 | |
| CN103771619B (zh) | 一种铁件光饰机废液的循环再生工艺 | |
| CN113562884A (zh) | 一种矿山排土场淋溶水处理方法 | |
| CN217972823U (zh) | 一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备 | |
| CN112239252A (zh) | 一种高硬度矿井水预处理方法和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |