超磁分離技術處理礦井廢水在漳村煤礦井下的應用

摘要：介紹了漳村煤礦在井下建設了礦井水處理系統，采用超磁分離技術，能夠有效去除水中的固體懸浮物，出水水質達環保排放標準。

關鍵詞：超磁分離 礦井廢水

漳村煤礦在井下建設礦井水處理中心，將井下的礦井水排放到水處理中心集中處理。可實現清水入倉，水倉不需要清挖，礦井水達標排放，礦井水井下直接利用，提高了礦井水利用率，降低礦井水處理成本。

1 超磁分離技術介紹

超磁分離水處理技術是目前應用于礦井水處理的一種新工藝，其凈化原理是依靠稀土永磁材料所產生的高強磁場，對水體中的懸浮物，通過投加磁種介質與微磁絮凝藥劑，在強磁場力的作用下對賦磁性水體懸浮物進行快速分離，其泥水分離的原理是機械力（超強磁力），根本有別于傳統的泥水分離。超磁分離水處理技術因其分離速度快，大大地縮短了水力停留時間，為工程設施占地面積的縮小提供了可能。

1.1 超磁分離水體凈化技術作用 能有效去除水中懸浮物、總磷、非可溶性COD、重金屬等污染物。是替代傳統工藝“絮凝+沉淀(沉淀法或斜板管澄清法)+普通過濾+微濾”環節的最佳選擇。處理水量大，速度快，出水能達到膜前供水要求。

1.2 超磁分離水體凈化技術應用領域 超磁分離技術較早在冶金行業得到應用，技術成熟；對高濁度，懸浮物難沉降，大水量礦井水處理有特別優勢。市政給水一級強化處理，取代傳統混凝沉淀、加砂澄清工藝、高密澄清池、過濾器等。

1.3 超磁分離設備工作原理 超磁分離凈化設備是由一組強磁力磁分離機械組成。當流體流經磁盤之間的流道時，流體中所含的磁性懸浮絮團受到強磁場力的作用，吸附在磁盤盤面上，隨著磁盤的轉動，逐漸從水體中分離出來。磁盤轉速為1～3r/min，待懸浮物脫去大部份水份，運轉到刮渣條時，形成隔磁卸渣帶，由刮渣刨輪刮入“螺旋輸送機”，產生的廢渣輸入渣池。被刮去渣的磁盤又重新轉入水體，形成周而復始的超磁分離凈化水體的全過程。

2 水處理工程概況

2.1 水處理工藝流程 井下礦井水通過四號水倉入水口引至水處理中心的進水渠道，進入預沉池、機械格柵，除去0.2mm以上的大顆粒煤塊、石塊以及容易沉淀的懸浮物和礦井水中的漂浮物，然后水自流進入混凝池，通過向混凝池中投加磁種和化學藥劑（PAC和PAM），使懸浮物在較短時間內（約4.5min）形成以磁種為載體的微絮團。經過混凝之后的水自流進入超磁分離機進行固液分離凈化，通過磁盤吸附打撈后，使得水體中的懸浮物得到去除，處理后的水自流到四號水倉。

在粗顆粒預沉池中設置鏈條式刮砂設備，預沉池的粗顆粒煤泥經沉淀分離后（含水率為＜50%），由鏈條式刮砂機提升排到約70m3儲煤池；超磁分離機最后分離出來的煤泥（含水率為＜90%），由排泥泵排到40m3污泥池，經臥式螺離心機脫水（含水率為＜40%）后排到儲煤池，由螺旋輸送機排至23皮帶上。

電氣自動化控制主要包括：PAC藥劑自動制備和投加，PAM藥劑自動制備和投加，鏈條機自動運行控制，中轉污泥池自動循環工作，污泥泵與離心脫水機自動連鎖運行，超磁分離設備根據在線濁度儀數據自動調節PAC、PAM、磁種藥劑。

進出水前后端在線濁度儀實時監控水體各段SS峰值變化以調整加藥量和磁種的投加量；參與系統實時控制的電機為變頻電機，可實時根據信號反饋作出調整；視頻監視系統、故障報警與顯示系統、急停制動系統實現過程中的安全控制。

2.2 廢水水質指標 進水水質：PH：6-9；SS：200-

1000mg/L。出水要求：PH：6-9；SS（懸浮物）<1000mg/L時，出水SS≤30mg/L；當進水SS≥1000mg/L時，按去除率進行考核，去除率≥95%。

實測結果：進水：SS：480mg/L 出水：SS：25mg/L。

2.3 井巷工程

2.3.1 巷道位置及長度 水處理中心，需要掘進巷道180m，全煤巷掘進，水處理中心污泥處理硐室開口位置位于23皮帶巷，距西下山皮帶巷63m；運輸通道距23材料巷34.28m。水處理中心水處理硐室、加藥硐室位于二水平中央內倉北側15m。

2.3.2 巷道斷面支護形式 水處理硐室、污泥處理硐室均為半圓拱形，全部采用U29拱架支護；預沉池硐室采用錨網、料石砌碹支護形式；其余巷道均采用錨噴支護方式。

2.3.3 巷道布置及施工 水處理中心巷道均在煤層中布置。水處理中心巷道全部采用炮掘施工。水處理中心巷道施工產生的煤渣，由煤溜直接運到23采區皮帶出煤。所有巷道底板將全部硬化，硬化厚度0.1m。超磁分離機硐室、磁分離磁鼓硐室、排水溝、污泥中轉池、反應池、混合池、格柵井、預沉池、污泥池巷道底板向下構筑，四周全部需要采用混凝土進行澆注，澆注厚度0.2m。

2.4 建設周期 本工程的建設周期約為5個月，即150天。

2.5 運行費用 運行費用0.203元/m3，即每天的運行費用是2924元，年運行費用是P=106.7萬元（每年按365天計）。

3 工藝優點

超磁分離在漳村煤礦井下應用有以下優點：最大限度解決井下水倉清淤難題，降低井下水倉清淤作業安全風險，經超磁分離設備處理后，對水體中懸浮物總量的去除率在97%以上，井下水倉的清淤可延緩至10年以上。處理時間短，分離速度快，懸浮物從反應到分離只需4.5min，而且出水水質能達到國家煤礦礦井水排放標準。實現清水入倉，清水上井，從源頭對礦井水體進行了治理，完全實現了達標排放，同時為后續礦井水的深度處理提供了更可靠更有利的基礎條件。擴大了水倉有效庫容量，提高水倉安全系數。改善了泵力提升系統和管路系統的工作環境，大大降低了中央泵房的運行負荷，省電節能；煤泥脫水后上井，最大限度地實現了資源化利用，創造了更大的經濟價值；實現了井下作業用水（防塵、降溫、冷卻、消防等）的直接回用，改變了重復上井并再回灌井下的狀況。設備集成化程度高，工程設施的占地面積大幅度縮小，與傳統水處理設施相比，占地面僅為傳統的1/8~1/10，能充分利用現有井下巷道和場地，硐室改擴礦建工程量小，節省投資。