[发明专利]一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理工艺

说明书

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。

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。