[发明专利]一种氟离子浓度的预测方法、除氟方法及装置

说明书

本发明提供一种氟离子浓度的预测方法、除氟方法及装置，一种氟离子浓度的预测方法包括如下步骤：S10，分别采集采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样，并检测氟离子浓度，计算采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样中氟离子的平均浓度；S20，分别确定采动工作面涌水量Q，采空区涌水量Q_空以及掘进巷道涌水量Q_掘；S30，根据S20确定的采动工作面涌水量Q、采空区涌水量Q_空以及掘进巷道的涌水量Q_掘以及S10确定的各来源矿井水中的氟离子浓度，计算未采煤层混合矿井水中氟离子的浓度。

技术领域

本发明属于矿井水资源处理与利用领域，具体涉及一种氟离子离子浓度的预测方法、除氟方法及装置。

背景技术

氟是人体必须的微量元素，适量摄入有益健康，但长期过量摄入会引发氟斑牙、氟骨症，甚至造成氟中毒和神经损伤等疾病，严重威胁人类健康。氟是典型的亲石元素，广泛存在于煤层、岩石、土壤中，受区域地质及构造的影响，煤岩中氟的含量差异较大。在我国西部矿区，随着煤层向下延伸开采，受采煤扰动与水-煤/岩作用双重控制，煤岩中的氟释放进入地下水中，并经导水裂隙带涌入采煤巷道或工作面形成高氟矿井水。西部矿区地表水资源与地下水资源短缺，矿井水是保障当地生产、生态、生活用水的重要资源，因此，高氟矿井水的处理及资源化的利用至关重要。综上所述，准确预测矿井水中氟离子的浓度，并选择与之相适应的处理工艺，对高氟矿井水资源的处理与利用具有重要意义。

不同氟化物浓度矿井水对应的除氟工艺差异性较大，中高浓度常采用药剂混凝沉淀法，低浓度可以采用吸附法、树脂法等去除水体中氟化物，另外氟化物浓度的大小也会直接影响膜法除氟的膜材料选型。因此，准确预测矿井水中氟的浓度对矿井水处理站设计除氟工艺及构建除氟系统具有重要的指导意义。

以往关于矿井水氟浓度的预测方法均基于溶质运移数值模型，侧重于氟离子扩散范围的预测，无法精确预测矿井水中氟的浓度，且数值预测法技术门槛高，难以在现场推广应用。基于精确的矿井水氟浓度预测，选择除氟工艺选择并构建除氟系统，可实现矿井水氟化物精准去除，可操作性强，投资及运行成本低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，本发明提供一种基于量质耦合的矿井水中典型离子浓度的预测方法，解决现有技术存在的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种氟离子浓度的预测方法，该方法包括如下步骤：

S10，分别采集采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样，并检测氟离子浓度，计算采动工作面、采空区以及掘进巷道矿井水样中氟离子的平均浓度；

S20，分别确定采动工作面涌水量Q，采空区涌水量Q_空以及掘进巷道涌水量Q_掘；

S30，根据S20确定的采动工作面涌水量Q、采空区涌水量Q_空以及掘进巷道的涌水量Q_掘以及S10确定的各来源矿井水中的氟离子浓度，计算未采煤层混合矿井水中氟离子的浓度。

优选的，所述S10中采动工作面氟离子平均浓度C_采A：

采空区氟离子平均浓度C_空F：

掘进巷道氟离子平均浓度C_掘F：