一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备的制作方法

1.本实用新型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设备。


背景技术：

2.受到人为的影响，煤炭资源开采过程中，矿井水流经采煤工作面和巷道时，岩粉、煤粉和其他有机物掺入水中，使水质变得复杂。受岩粉、煤粉和其他有机物影响后的水源大致分为洁净矿井水、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，高浊高氟矿井水尤为常见。
3.地下水中f-含量过高或者过低都会对人类健康带来重要的影响。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。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。
4.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。然而上述工艺方法中所使用的设备存在结构复杂、占地面积大、处理效果不佳、产生大量废液等问题。
5.因此，需要一种结构更加简洁，产生的废弃物更少的高氟高浊矿井水的处理设备。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.为解决现有技术存在的除氟工艺中使用的设备结构复杂、处理效果不佳、占地面积大的问题，本实用新型提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备。
8.(二)技术方案
9.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
10.一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，包括除氟单元、氟浊共降处理单元、过滤单元、污泥处理单元以及微砂回收单元；
11.所述除氟单元与所述氟浊共降处理单元连接，所述除氟单元位于所述氟浊共降处理单元的上游；
12.所述过滤单元与所述氟浊共降处理单元连接，且位于所述氟浊共降处理单元的下游；
13.所述氟浊共降处理单元包括依次连接的混凝池、微砂注射池、熟化池以及斜管沉淀池；
14.所述混凝池与所述除氟单元连接，所述斜管沉淀池与所述微砂回收单元连接；
15.所述微砂回收单元与所述污泥处理单元连接。
16.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述除氟单元包括调节池，所述调节池的出水口与所述混凝池的入水口连接。
17.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述混凝池、微砂注射池以及所述熟化池内分别设置第一搅拌器、第二搅拌器以及第三搅拌器；
18.第三搅拌器的搅拌速度小于所述第一搅拌器以及所述第二搅拌器的搅拌速度。
19.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述斜管沉淀池的内部设置刮泥机。
20.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述微砂回收单元包括水力旋流器；
21.所述水力旋流器的进料口与所述斜管沉淀池的出料口连接，所述水力旋流器的出砂口与所述微砂注射池连接，所述水力旋流器的出泥口与所述污泥处理单元连接。
22.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述过滤单元包括滤池以及反洗组件。
23.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述反洗组件包括反洗水池、反洗水泵以及反洗风机；
24.所述反洗水泵与所述反洗水池连接，所述反洗风机与所述滤池的底部连接；
25.所述滤池的出水口与所述调节池连接。
26.如上所述的高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，优选地，所述污泥处理单元包括污泥池、污泥浓缩机以及压滤机；
27.所述污泥池的进料口与所述水力旋流器的出泥口连接，所述污泥池的出料口与所述污泥浓缩机的进料口连接；
28.所述污泥浓缩机的出料口与所述压滤机连接。
29.(三)有益效果
30.本实用新型的有益效果是：
31.在微砂强化絮凝从而提高高氟高浊矿井水的处理效率的基础上，本实用新型的处理设备集除氟、絮凝、沉淀、过滤、污泥处理以及微砂循环等功能于一体，具有占地面积小、处理效率高、高度集成和自动化程度高的优点。
附图说明
32.图1为本实用新型中高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备的结构示意图；
33.图2为本实用新型中氟浊共降处理单元的结构示意图。
34.【附图标记说明】
35.1：高氟高浊矿井水；2：调节池；3：混凝池；31：第一搅拌器；4：微砂注射池；41：第二搅拌器；5：熟化池；51：第三搅拌器；6：斜管沉淀池；7：滤池；8：反洗风机；9：反洗水池；10：水力旋流器；11：污泥池；12：污泥浓缩机；13：压滤机。
具体实施方式
36.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对
本实用新型作详细描述。
37.实施例1
38.如图1-2所示，本实施例提供一种高氟高浊矿井水的氟浊共降处理设备，包括除氟单元、氟浊共降处理单元、过滤单元、污泥处理单元以及微砂回收单元。除氟单元与氟浊共降处理单元连接，除氟单元位于氟浊共降处理单元的上游。过滤单元与氟浊共降处理单元连接，且位于氟浊共降处理单元的下游。氟浊共降处理单元包括依次连接的混凝池3、微砂注射池4、熟化池5以及斜管沉淀池6。混凝池3与除氟单元连接，斜管沉淀池6与微砂回收单元连接，微砂回收单元与污泥处理单元连接。
39.如图2所示，本实施例中的混凝池3内的水体通过溢流进入微砂注射池4，微砂注射池4和熟化池5之间设置挡板，当微砂强化絮凝完成后，挡板上升即可将水体引入熟化池5。同样地，熟化池5中的水体也通过溢流进入斜管沉淀池6。
40.混凝池3、微砂注射池4以及熟化池5内分别设置第一搅拌器31、第二搅拌器41以及第三搅拌器51，第三搅拌器的搅拌速度小于第一搅拌器以及第二搅拌器的搅拌速度，通过较为柔和的搅动方式防止打断絮体的生成。尽管熟化池中的搅动烈度小于混凝池和微砂注射池内的搅动强度，但也足够能保持絮体的悬浮。
41.优选地，除氟单元包括调节池2，调节池2的出水口与混凝池3的入水口连接。本实施例中，调节池的作用是提供除氟反应场所，高氟高浊矿井水引入调节池后，向调节池加入除氟剂，除氟剂与水体中的含氟离子络合生成含氟络合物悬浊液。
42.优选地，斜管沉淀池6的内部设置刮泥机。微砂加速沉淀后，悬浮物被沉淀在斜管沉淀池的池底，刮泥机把沉淀下的微砂和污泥混合物刮向中心坑中。
43.优选地，微砂回收单元包括水力旋流器10，水力旋流器10的进料口与斜管沉淀池6的出料口连接，水力旋流器10的出砂口与微砂注射池4 连接，水力旋流器10的出泥口与污泥处理单元连接。水力旋流器10的作用是保证微砂和污泥的高效分离。通过水力旋流器溢流损失的微砂极少，相关损失可以进行手动投加补充。
44.优选地，上述过滤单元包括滤池7以及反洗组件。反洗组件包括反洗水池9、反洗水泵以及反洗风机8。
45.反洗水泵与反洗水池9连接，反洗风机8与滤池7的底部连接。反洗水池中的水可以是清水，也可以是达标的滤池出水。滤池7的出水口与调节池2连接，当滤池的出水不达标，即可返回调节池重新进行将氟降浊处理。
46.水力旋流器10排出的污泥中含有很少量的微砂，且不会对污泥的性质和处理产生特别的影响，该污泥可以进行常规的浓缩和脱水处理。优选地，污泥处理单元包括污泥池11、污泥浓缩机12以及压滤机13。污泥池11的进料口与水力旋流器10的出泥口连接，污泥池11的出料口与污泥浓缩机12的进料口连接。污泥浓缩机12的出料口与压滤机13连接。
47.本实施例的高氟高浊矿井水的处理设备集除氟、絮凝、沉淀、过滤、污泥处理以及微砂循环等功能于一体，处理效率高，高度集成，自动化程度高。此外，相比现有的降浊设备直接在地面上进行建设，占用较大的土地面积，本实施例的高氟高浊矿井水的处理设备中的氟浊共降处理单元占地面积小，其总体积最小为30m3，远小于现有技术中的降浊设备的体积，能够根据需要进行搬运使用。
48.实施例2
49.本实施例提供一种采用实施例1的氟浊共降处理设备的除氟工艺。实施例1的处理设备适用于处理氟化物的浓度＜10mg/l，且固体颗粒物的浓度范围在50mg到10000mg/l不等的高氟高浊矿井水。具体除氟工艺如下：
50.将上述含氟量以及悬浮物浓度范围内的矿井水首先进入调节池，然后向调节池中加入除氟剂，使氟离子与除氟剂在调节池中通过络合作用生成白色的含氟络合物悬浊液，实现除氟。
51.络合除氟后的水体进入混凝池，向混凝池内投加聚合氯化铝pac作为混凝剂，混凝剂在混凝池中通过机械搅拌达到快速和完全的扩散，使含氟络合物以及水体中的悬浮物进行初步絮凝，促进体系中形成质量较轻的絮凝物。
52.将上述含有轻质絮凝物的水体引入微砂注射池，向微砂注射池中加入粒径为50-350μm的石英砂进行絮凝强化。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，微砂的加入能够加快絮凝体的沉降速度，缩短絮凝反应时间，加快高氟高浊矿井水的处理效率。
53.将上述絮凝强化后的水体引入熟化池，向熟化池添加一定比例的聚丙烯酰胺pam进行二次絮凝，以形成较大的絮凝体。絮凝为物理机械过程，该过程由于分子间的作用力和物理搅拌作用而增强絮凝体的生长。阴离子高分子电解质的投加可以通过吸附，电性中和和颗粒之间的架桥作用来提高絮凝体生成。
54.在微砂的加速絮凝的作用下，在相同的沉淀性能情况下熟化池中形成絮体的速度为传统的絮凝工艺的8倍以上。在搅拌时间有限和絮凝体积的有限的情况下，高的絮凝动力效用能够增加颗粒间碰撞机率，因此采用第三搅拌器对熟化池中的水体进行搅拌。在此过程中，搅动速度较低是为了防止打断絮体。另外，尽管其搅拌强度小于混凝阶段以及絮凝强化阶段，但也足够能保持絮体的悬浮。
55.熟化池中完成絮凝的水体溢出熟化池进入斜管沉淀池，斜管沉淀池的上升流速为40-60m/h，是常规沉淀池的6倍以上。微砂加速沉淀后的污泥以及微砂的混合物被沉淀在池底，刮泥机把沉淀下的微砂和污泥混合物刮向中心坑中。然后将微砂和污泥的混合物输送至水力旋流器，水力旋流器将微砂和污泥的高效分离，将分离后的微砂重新投加到微砂注射池中进行循环利用，污泥则通过污泥泵输送至污泥池中，然后通过污泥浓缩机进行浓缩，压滤机进行脱水。
56.斜管沉淀池中的上层清液溢出到达滤池中，斜管沉淀池中的上层清液已经脱除了大部分的悬浊物，但是仍有少量细小的悬浊物需要进行过滤处理，得到满足排放标准的水体。进一步地，滤池在工作较长时间后，为了防止污泥等堵塞滤料，降低滤池的过滤能力，还可以通过反洗风机集合反洗水泵对滤池进行反洗。
57.实施例3
58.本实施例采用实施例1的氟浊共降处理设备对高氟高浊矿井水进行处理：
59.经检测，高氟高浊矿井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，经过40min后即可进行过滤操作。对过滤的出水水质进行检测，测得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。
60.以上实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定，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，均属于本实用新型的实质内容。