含氟矿井水混凝吸附联合除氟技术工业化应用研究

赵焰¹，陆梦楠¹，孙斌¹，李井峰²，徐志清¹，腾东玉¹

1. 国家能源投资集团北京朗新明环保科技有限公司2. 国家能源投资集团煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室

摘 要：我国西部矿区大多属于高氟地层,煤炭开采使地层中的氟转移至地下水造成地下水及矿井水氟含量超标。为解决氟污染问题,内蒙古自治区环保部门要求矿井水经过处理后必须达到地表Ⅲ类水标准（氟化物排放限值为1 mg/L）,这使得原本可以达标的矿井水因微量超标的氟化物而禁止排放。针对含氟矿井水氟化物排放限值低、处理水量大的特点,提出"聚合氯化铝混凝沉淀+羟基磷灰石吸附"的梯级除氟方法,可不拆除原有矿井水处理站进行原位除氟。结果表明:①絮凝除氟时,PACl作为除氟剂对典型矿区含氟矿井水的除氟效果较好,其中质量分数为35%的Al₂O₃PACl的氟去除率高达91.37%,单独处理后氟化物浓度低于0.6 mg/L,低于地表Ⅲ类水标准的氟化物排放限值;②吸附性能试验以羟基磷灰石作为滤料时,准二级动力学模型可以较好地描述F^-在羟基磷灰石表面的吸附,吸附等温线符合Freundlich模型,即吸附原理为多层化学吸附,主要为OH^-与F^-的置换。动态吸附试验结果表明,以2 BV/h的水力条件吸附54 BV后出现穿透点,碱作为再生液多次再生后吸附剂性能恢复较好,建议使用1.5%或2%NaOH溶液再生。PACl加药与羟基磷灰石梯级除氟工艺经济性较好,可有效避免因过量加药导致的TDS显著增高和大水量吸附时因进水浓度高或水质波动导致出水不达标的问题。

关键词：含氟矿井水;聚合氯化铝;混凝沉淀;羟基磷灰石;矿井水处理;