在天然水体之中，氟化物的存在相对广泛，当该物质浓度超标后会产生相应的危害，根据饮用主体、使用对象的不同，其危害程度也存在差异。以矿井污水为例，它与矿区生产用水、生活用水相关联，一旦发生氟超标现象，后果不堪设想。所以，在矿井污水处理方面，设置了相对严格的标准，需要使其满足地表水三类标准，同时，要求氟化物的质量浓度被严格控制1.0mg/L。现阶段，对矿井污水氟化物的检测技术相对多元、处理方式比较多样。本文以活性氧化铝除氟工艺为主展开具体讨论。
1、氟化物处理工艺概述
1.1 除氟方法
现阶段，国际市场、本土市场的除氟方法基本处于同一发展水平。主要包括以下几类：①化学法；②电化学法；③离子交换法；④反渗透法；⑤吸附法。而且，在不同的除氟方法下，又可以细分出不同的方法。以化学法为例，主要为混凝沉淀法。从实践经验看，矿井污水在不同的矿井类型下，水质会出现相应的差异，而且，受到开采方案、矿井坑道所处状态、地下岩层等多重因素影响。含氟污水流经坑道、排放到自然环境后，可能对土壤、水体、植物、人体等产生较大危害。所以，通常根据含氟废水的实际检测情况，选择相应的除氟方法与工艺，并配套相应的设备进行全面处理。
1.2 以吸附法和混凝法为例
1.2.1 低浓度氟化物吸附法
吸附除氟方法因成本低、吸附容量大、技术相对成熟等比较优势，获得了有效推广及应用。从应用情况看，一方面，吸附剂种类相对较多，可以根据实际除氟需求选择骨炭、活化沸石、活性氧化镁、活性氧化铝等不同类型。另一方面，吸附剂的应用效果在各方面获得了实证，适用于较大规模的除氟项目。例如，在美国的六种除氟方法中，就明确列举了活性氧化铝吸附剂，而且，在我国本土市场的科研成果方面，吸附氟化物容量相对较高的氧化锆树脂、羟基磷石灰等，也获得了较大关注。从原理方面看，该方法主要是利用吸附剂过滤层，对含氟污水进行过滤，并使其在相应的pH范围内达到除氟目的。该方法的化学方程通常记为：R2SO4+2F-=R2F2+SO42-。
1.2.2 高浓度氟化物混凝法
在吸附法使用过程中，存在吸附剂使用失效、成本增加、高浓度氟化物除去的问题。所以，在实际使用中，为了化解此类问题，大部分企业会根据吸附剂的再生方案，延长其应用时间、扩增除氟效用。现阶段，吸附法滤料再生环节使用的再生剂包括了氢氧化钠、硫酸铝、活性氧化铝等。本次研究中，主要以活性氧化铝滤料为准，对于再生过程中生成的高浓度氟化物，则主要采用石灰进行处理。具体而言，在氟化物的除去过程中，吸附法适用于低浓度氟。为了有效化解高浓度氟条件下的除氟目标，通常会配套的使用化学处理方法中的混凝沉淀法（也称混凝法），应用中主要包括两部分，一是通过氧化铝滤料吸附低浓度含氟废水，二是将脱附的高浓度含氟废水（量少）经药
磷酸吡哆醛作为转氨酶的辅酶，参与人体内氨基酸、糖和脂类的代谢，主要用于氨基酸和生物分子合成，如神经递质血清素、多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素、γ-氨基丁酸(GABA)和组胺。目前国内外5-磷酸吡哆醛工业合成主要利用化学法，反应以吡哆醇为原料，经氧化、缩合保护、磷酰化、水解等工艺，得磷酸吡哆醛粗品。吡哆醛合成工艺中大部分利用二氧化锰作为氧化剂，该工艺会产生大量含锰废水。目前大多数企业选择在整个工艺结束时将废水集中处理，但因多步工艺中废水成分复杂，很难对锰离子资源化利用。
当前锰离子回收多利用双氧水氧化回收二氧化锰，也有报道在碱性下，通过离子置换来完成。我国含锰废水处理工艺先使用碱化除锰法，废水集中收集后投加石灰、NaOH、NaHCO3等碱性物质，将pH值提高到10以上，将Mn2+氧化成MnO2析出，但如废水中其他杂质含量高，就无法有效回收。针对这类废水，朱乐辉等针对某些工艺流程中产生的酸性高浓度含锰废水，创造性的使用了“石灰石沉淀+过滤+石灰沉淀+混凝沉淀”的处理方法。李萌等利用纳滤膜处理电解锰生产过程中产生的含锰废水，在操作压力为2.0MPa的条件下，纳滤膜对Mn2+的截留率为90.69%，但滤膜容易被堵，寿命较短，需要多次更换，成本增加，工业化应用进程受到限制。本文提出分阶段调控耦合膜过滤处理含锰废水，利用化学沉淀与膜过滤法相结合处理，协同处理含锰废水，资源化利用制备碳酸锰。
1、实验方法
石墨相氮化碳载银纳米复合膜制备：取10g尿素放入有盖瓷碗中，置于马弗炉下0.5小时内由室温升至550℃，4小时后自然降温得g-C3N4；取上述制备的g-C3N45g加入500mL去离子水中，超声30分钟，使其均匀分散，后将100mLAgNO3水溶液和120mL无水甲醇滴加到g-C3N4溶液中，将混合液在高压汞灯照射下搅拌12小时后离心、洗涤、干燥备用。将不同质量的上述氮化碳载银粉末加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中并通过搅拌充分分散。然后在混合液中加入相同质量的PES，置于60℃烘箱中加热直至完全溶解。将溶解的铸膜液搅拌至透明状后在60℃下静置脱泡。待铸膜液冷却至室温后，用刮刀均匀地刮在无纺布上，然后将其迅速浸入纯水中固化成膜并浸泡24h，以使溶剂交换和相转化完全。
含锰废水的处理方法：在50mL圆底烧瓶中投入10mL的含锰吡哆醛液，加入20mL水稀释成吡哆醛水溶液，在一定温度下，搅拌下缓慢加入10%~20%浓度的碳酸钠或碳酸氢钠溶液至pH达到8~8.5，碳酸锰析出。将溶液减压抽滤，得到吡哆醛合成液与碳酸锰固体，立刻将碳酸锰固体低温真空干燥密封，剩余吡哆醛合成液继续下一步反应。将希夫碱合成后的废水继续处理，搅拌下缓慢加入10%~20%浓度的碳酸钠或碳酸氢钠溶液至pH达到8~8.5，滤液废水通过氮化碳载银纳米复合膜过滤生成回用水能循环利用于生产中，通过膜富集的盐可做成工业盐回收利用。
剂混凝沉淀去除，出水回到原水再经滤料吸附处理。
2、矿井污水氟化物的处理与分析
纺织染料种类繁多，加之一些新型助剂等难生物降解有机物大量使用，导致印染废水色度重，有机物组成复杂，可生化性差，且具有毒性，对水环境和人类健康造成极大的威胁。水解酸化工艺不仅能够提高印染废水可生化性，同时对色度具有一定去除能力，且运行成本低廉，因此被广泛应用于印染废水的预处理之中。然而，现有水解酸化工艺效率普遍较低，直接导致后续好氧生化段去除效果不佳，既影响企业的稳定达标排放，又影响中水回用效果。为确保出水水质，企业往往增加后续处理药剂投加量，从而导致污泥量增大，运行成本增加。因此亟需提升水解酸化反应效率，以确保印染废水处理设施高效运行，出水水质稳定达标。
水解酸化工艺良好运行的重要条件之一是均匀布水，保障厌氧污泥与废水之间的充分接触，因此改善布水均匀性是提升水解酸化效率的有效途径，现有水解酸化工艺一般采用单点或者穿孔管布水，难以达到布水均匀的效果，加之水解酸化池内流场复杂，可能会造成水力短流，形成水力死区。计算流体力学（CFD）技术近年来被越来越多地应用在污水处理领域，用来指导污水处理构筑物及相关设施改进设计、优化运行方式等。LARSEN利用混合长度理论来计算平流式沉淀池中水流的紊动黏性系数，在此基础上提出了沉淀池计算数学模型，对沉淀池运行过程进行分析。随后一些学者利用CFD技术对沉淀池、水解酸化池、氧化沟、消毒池等相关污水处理构筑物进行数值模拟，通过考察流场、污泥分布，或通过改变构筑物结构、运行条件，提出相应的设计及运行的优化方案。上述研究虽然对相关污水处理构筑物的诊断评价、指导设计、优化运行、提高污水处理效果等环节具有较好的指导意义，但大多缺乏对模拟结果的实测验证。
本研究将CFD模拟和现场试验相结合，首先通过CFD模拟对水解酸化工艺的布水方式进行了优化设计，对多种布水工况下水解酸化反应器内固液流动状态进行了数值模拟和比较，确定了佳布水点数；随后，基于CFD模拟结果设计制作了多点布水水解酸化反应装置，以实际印染废水为处理对象，进行现场中试，以实测数据评估了水解酸化效率提高程度，对模拟结果进行了验证。上述研究对目前水解酸化工艺的均匀布水工程改造具有参考意义，也为大限度发挥水解酸化工艺对印染废水处理效率提供了可能。
1、材料与方法
2.1 工程概况
以某矿井污水处理中，新建深度处理单元的处理能力为1000m3/d，深度处理单元的进水为现有矿井水处理单元的出水，根据监测数据，现有深度处理单元的进水水质在pH无量纲条件下：①COD≤20mg/L；②氟化物≤10.0mg/L。同时，要求对矿井污水处理后，达到《地表水环境质量标准GB3838—2002》Ⅲ类水标准。其中要求在pH无量纲条件下：①COD≤20mg/L；②氟化物≤1.0mg/L；③总磷≤0.2mg/L；④石油类≤0.05mg/L；⑤pH控制在6~9。通过现有水质与处理后的水质指标比较，需要将氟化物降低到1.0mg/L以下（含）。
2.2 矿井污水氟化物处理工艺与分析
2.2.1 矿井污水处理工艺
该煤矿矿井现有污水处理工艺主要以“预沉调节-絮凝沉淀-过滤-排放/回用”为准，正常情况下，其出水水质可以满足《地表水环境质量标准GB3838—2002》Ⅲ类水标准中的除氟以外其他物质的处理要求，可是，为了保障出水氟化物在标准要求以内，该矿需要再配套的设置除氟装置，并利用除氟工艺完成对氟化物的强化除去目的。
2.2.2 矿井污水除氟工艺
经细致剖析该煤矿矿井污水处理方案，明确强化除氟目标后，在原有的处理工艺基础上，新增了除氟工艺。具体如下：①当矿井水经原系统过滤处理后，进入了吸附除氟处理环节。本次研究中选择的吸附剂为活性氧化铝。②吸附剂使用时，达到饱和或失效时，配套使用吸附剂再生工艺，确保吸附剂的有效利用。具体的再生工艺过程以“反冲—再生—二次反冲—中和”四个阶段为准。③对于脱水后的高浓度氟进行处理，主要是在活性氧化铝滤料基础上应用石灰，形成高效混凝剂，以此达到除氟目的。
