本發(fā)明屬于含氟水處理，具體為一種用于含氟地下水除氟的調(diào)控方法和調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、地下水氟污染問題在全球范圍內(nèi)是一項公認的公共衛(wèi)生事件。根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標準(gb5749-2022)》的要求規(guī)定，飲用水中氟離子濃度要低于1.0mg/l。

2、常用除氟方法有吸附法、離子交換法、電絮凝法、膜分離法和化學沉淀法等。吸附劑和離子交換劑再生成本高，性能下降快，電絮凝法和膜分離法操作復(fù)雜、成本高，限制了它們的大規(guī)模應(yīng)用?；瘜W沉淀法處理高濃度含氟水效果好，但沉淀池占地面積大，污泥含水率高，應(yīng)用領(lǐng)域有限。

3、氟化鈣沉淀法可將水中幾百上千毫克每升的氟降至10～20mg/l，適用于工業(yè)廢水除氟，而不適用于地下水除氟。上世紀九十年代出現(xiàn)了氟磷酸鈣沉淀法，在較高鈣和磷投入摩爾質(zhì)量比(幾十倍)和較長的反應(yīng)時間(72～96h)下，可實現(xiàn)除氟。后續(xù)，該方法一直只能處理模擬含氟水(純水+naf)，但是處理實際含氟地下水時失效。本行業(yè)技術(shù)人員一直找不到原因所在。

4、因此，亟需一種新的工藝可以實現(xiàn)含氟地下水的除氟。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于含氟地下水除氟的調(diào)控方法和實現(xiàn)其的除氟系統(tǒng)和實現(xiàn)其的調(diào)控系統(tǒng)，解決了氟磷酸鈣沉淀法處理實際含氟地下水時，氟磷酸鈣沉淀反應(yīng)失效的問題。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一方面，本發(fā)明公開了一種用于含氟地下水除氟的調(diào)控方法，包括以下過程：

4、s1、獲取待處理的實際含氟地下水的氟離子濃度、堿度和鎂離子濃度；

5、s2、配制模擬含氟水和磷酸溶液；所述模擬含氟水的氟濃度與實際含氟地下水的氟離子濃度相同；

6、將磷酸溶液與模擬含氟水混合，經(jīng)過鈣沉淀反應(yīng)處理后，使出水氟濃度低于1.0mg/l；

7、s3、不斷增加模擬含氟水的堿度，直至模擬含氟水的堿度與實際含氟地下水的堿度相同；

8、向磷酸溶液中加入酸劑，將加酸后的磷酸溶液與堿化的模擬含氟水混合，混合溶液ph控制在5.0～6.0，經(jīng)過鈣沉淀反應(yīng)處理，使出水氟濃度低于1.0mg/l；

9、s4、在堿度達到實際含氟地下水的堿度基礎(chǔ)上，根據(jù)實際含氟地下水中鎂離子的濃度特征，不斷向模擬含氟水中加入鎂鹽，使模擬含氟水的鎂離子濃度與實際含氟地下水的鎂離子濃度相同；

10、將加酸后的磷酸溶液與加入鎂鹽后的模擬含氟水混合，混合溶液ph控制在5.0～6.0，經(jīng)過鈣沉淀反應(yīng)處理，出水氟濃度低于1.0mg/l；

11、s5、將模擬含氟水換成待處理的實際含氟地下水，此時出水氟濃度能夠保證降至1.0mg/l以下。

12、進一步，鈣沉淀反應(yīng)處理所需鈣源由反應(yīng)器內(nèi)填充的廢棄貝殼顆粒提供。

13、進一步，s3中，通過加入碳酸氫鹽來增加模擬含氟水的堿度；

14、s3中，酸劑采用鹽酸或硫酸；

15、s4中，鎂鹽采用氯化鎂或硫酸鎂。

16、進一步，s2中，磷酸溶液與模擬含氟水混合后，混合溶液中磷酸根與氟離子的摩爾比為(2.0～6.0)：1。

17、進一步，s3中，加酸后的磷酸溶液與堿化的模擬含氟水混合后，混合溶液中磷酸根與氟離子的摩爾比為(2.0～6.0)：1。

18、進一步，s4中，將加酸后的磷酸溶液與加入鎂鹽后的模擬含氟水混合，混合溶液中磷酸根與氟離子的摩爾比為(2.0～6.0)：1。

19、另一方面，本發(fā)明還公開了基于所述用于含氟地下水除氟的調(diào)控方法的調(diào)控系統(tǒng)，包括原水水箱、加藥箱、一號進水泵、加藥泵、管道混合器、混合儲水池、二號進水泵、固定床反應(yīng)器和出水池；

20、所述的模擬含氟水和實際地下水在運行時，均貯存在原水水箱中；

21、所述的磷酸溶液以及加酸的磷酸溶液投加在加藥箱中；

22、原水水箱與一號進水泵連接，加藥箱與加藥泵連接；

23、一號進水泵和加藥泵均與管道混合器連接，管道混合器與混合儲水池相連；

24、混合儲水池的出口位置與固定床反應(yīng)器通過二號進水泵連接；經(jīng)固定床反應(yīng)器反應(yīng)后的出水與出水池通過管道連接；

25、原水水箱中設(shè)有一號氟離子濃度實時監(jiān)測計以及堿度計；

26、混合儲水池中設(shè)有一號ph實時監(jiān)測計；

27、出水池中設(shè)有二號ph實時監(jiān)測計和二號氟離子濃度實時監(jiān)測計。

28、進一步，固定床反應(yīng)器中填充有粒徑為0.5-1mm的廢棄貝殼顆粒。

29、進一步，固定床反應(yīng)器下部設(shè)有進水口，上部設(shè)有出水口；混合儲水池的出口位置與固定床反應(yīng)器的進水口通過二號進水泵連接；經(jīng)固定床反應(yīng)器反應(yīng)后的出水通過出水口與出水池通過管道連接；

30、原水水箱一側(cè)設(shè)有進液口，另一側(cè)設(shè)有出液口；

31、加藥箱一側(cè)設(shè)有進藥口，一側(cè)設(shè)有出藥口；

32、混合儲水池一側(cè)設(shè)有混合水進水口，另一側(cè)設(shè)有混合水出水口；出水池一側(cè)設(shè)有排水口，上部設(shè)有入水口。

33、進一步，固定床反應(yīng)器上還設(shè)有進水后相；在固定床反應(yīng)器和出水池之間設(shè)有三號進水泵；

34、當對固定床反應(yīng)器進行沖洗時，使用出水池中收集的反應(yīng)后的出水作為沖洗水，且出水池通過三號進水泵與固定床反應(yīng)器的進水后相連接。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

36、本發(fā)明公開了一種用于含氟地下水除氟的調(diào)控方法，根據(jù)實際含氟水中的氟離子濃度、堿度以及鎂離子濃度，配制模擬含氟水，對除氟系統(tǒng)啟動期進行調(diào)控，確定了與實際含氟地下水對應(yīng)加入的磷酸、酸劑劑量，并且能良好應(yīng)對水中高堿度和高鎂離子與氟離子共存，使得實際地下水通過本系統(tǒng)運行之后，出水氟離子濃度小于1.0mg/l。所述的含氟水既可以為實際含氟地下水，也可以為低濃度實際含氟廢水，進水氟濃度范圍為1～20mg/l，適用范圍廣。

37、首先，根據(jù)氟離子濃度配制模擬含氟水，進水的氟離子濃度經(jīng)氟離子實時監(jiān)測計反饋，配制磷酸溶液，含氟水和磷酸按照比例進入管道混合器中混合均勻，確?；旌蟽λ刂械牧姿岣头x子的摩爾比為(2.0～6.0)：1，混合水經(jīng)反應(yīng)器反應(yīng)后，出水氟離子濃度可小于1.0mg/l；

38、其次，根據(jù)氟離子濃度和堿度配制模擬含氟水，并不斷增加堿度，使其最終堿度與實際地下水一致，進水的氟離子濃度和堿度分別經(jīng)氟離子實時監(jiān)測計和堿度計反饋后，配制加酸的磷酸溶液，含氟水和加酸的磷酸溶液按照比例進入管道混合器中混合均勻，確?；旌蟽λ刂械牧姿岣头x子的摩爾比為(2.0～6.0)：1，并且混合水ph在5.0～6.0之間，混合水經(jīng)反應(yīng)器反應(yīng)后，出水氟離子濃度可小于1.0mg/l；

39、然后，在上述最終堿度的基礎(chǔ)上配制含有鎂離子的含氟水，并不斷增加鎂離子濃度，使其最終鎂離子濃度與實際地下水一致，進水的氟離子濃度和堿度分別經(jīng)氟離子實時監(jiān)測計和堿度計反饋后，配制加酸的磷酸溶液，含氟水和加酸的磷酸溶液按照比例進入管道混合器中混合均勻，確保混合儲水池中的磷酸根和氟離子的摩爾比為(2.0～6.0)：1，并且混合水ph在5.0～6.0之間，混合水經(jīng)反應(yīng)器反應(yīng)后，出水氟離子濃度可小于1.0mg/l；

40、最后，將進水池中的模擬含氟水換成實際含氟水，在上述條件下繼續(xù)運行，出水氟離子濃度即可達標。

41、本發(fā)明通過對除氟系統(tǒng)啟動期地調(diào)控，確定了與實際含氟地下水對應(yīng)加入的磷酸、酸劑的劑量，可以良好應(yīng)對水中的高堿度和高鎂離子與氟離子共存，出水氟離子濃度小于1.0mg/l。

42、進一步，本發(fā)明通過加入碳酸氫鹽來增加模擬含氟水的堿度，碳酸氫根和氫離子在混合水中以碳酸的形式存在，并參與到后續(xù)反應(yīng)器中鈣的溶解過程，不需要額外添加除碳器。

43、進一步，本發(fā)明使用廢棄貝殼作為反應(yīng)器的填料，貝殼顆粒既為鈣源，又是濾料，節(jié)約投資和運行成本。本技術(shù)的運行過程：“接觸過濾+水沖洗”周期運行。與現(xiàn)有的吸附法除氟相比，無需固體材料的再生過程，節(jié)省投資和運行成本。