超磁分离技术处理矿井废水在漳村煤矿井下的应用

摘要：介绍了漳村煤矿在井下建设了矿井水处理系统，采用超磁分离技术，能够有效去除水中的固体悬浮物，出水水质达环保排放标准。

关键词：超磁分离 矿井废水

漳村煤矿在井下建设矿井水处理中心，将井下的矿井水排放到水处理中心集中处理。可实现清水入仓，水仓不需要清挖，矿井水达标排放，矿井水井下直接利用，提高了矿井水利用率，降低矿井水处理成本。

1 超磁分离技术介绍

超磁分离水处理技术是目前应用于矿井水处理的一种新工艺，其净化原理是依靠稀土永磁材料所产生的高强磁场，对水体中的悬浮物，通过投加磁种介质与微磁絮凝药剂，在强磁场力的作用下对赋磁性水体悬浮物进行快速分离，其泥水分离的原理是机械力（超强磁力），根本有别于传统的泥水分离。超磁分离水处理技术因其分离速度快，大大地缩短了水力停留时间，为工程设施占地面积的缩小提供了可能。

1.1 超磁分离水体净化技术作用 能有效去除水中悬浮物、总磷、非可溶性COD、重金属等污染物。是替代传统工艺“絮凝+沉淀(沉淀法或斜板管澄清法)+普通过滤+微滤”环节的最佳选择。处理水量大，速度快，出水能达到膜前供水要求。

1.2 超磁分离水体净化技术应用领域 超磁分离技术较早在冶金行业得到应用，技术成熟；对高浊度，悬浮物难沉降，大水量矿井水处理有特别优势。市政给水一级强化处理，取代传统混凝沉淀、加砂澄清工艺、高密澄清池、过滤器等。

1.3 超磁分离设备工作原理 超磁分离净化设备是由一组强磁力磁分离机械组成。当流体流经磁盘之间的流道时，流体中所含的磁性悬浮絮团受到强磁场力的作用，吸附在磁盘盘面上，随着磁盘的转动，逐渐从水体中分离出来。磁盘转速为1～3r/min，待悬浮物脱去大部份水份，运转到刮渣条时，形成隔磁卸渣带，由刮渣刨轮刮入“螺旋输送机”，产生的废渣输入渣池。被刮去渣的磁盘又重新转入水体，形成周而复始的超磁分离净化水体的全过程。

2 水处理工程概况

2.1 水处理工艺流程 井下矿井水通过四号水仓入水口引至水处理中心的进水渠道，进入预沉池、机械格栅，除去0.2mm以上的大颗粒煤块、石块以及容易沉淀的悬浮物和矿井水中的漂浮物，然后水自流进入混凝池，通过向混凝池中投加磁种和化学药剂（PAC和PAM），使悬浮物在较短时间内（约4.5min）形成以磁种为载体的微絮团。经过混凝之后的水自流进入超磁分离机进行固液分离净化，通过磁盘吸附打捞后，使得水体中的悬浮物得到去除，处理后的水自流到四号水仓。

在粗颗粒预沉池中设置链条式刮砂设备，预沉池的粗颗粒煤泥经沉淀分离后（含水率为＜50%），由链条式刮砂机提升排到约70m3储煤池；超磁分离机最后分离出来的煤泥（含水率为＜90%），由排泥泵排到40m3污泥池，经卧式螺离心机脱水（含水率为＜40%）后排到储煤池，由螺旋输送机排至23皮带上。

电气自动化控制主要包括：PAC药剂自动制备和投加，PAM药剂自动制备和投加，链条机自动运行控制，中转污泥池自动循环工作，污泥泵与离心脱水机自动连锁运行，超磁分离设备根据在线浊度仪数据自动调节PAC、PAM、磁种药剂。

进出水前后端在线浊度仪实时监控水体各段SS峰值变化以调整加药量和磁种的投加量；参与系统实时控制的电机为变频电机，可实时根据信号反馈作出调整；视频监视系统、故障报警与显示系统、急停制动系统实现过程中的安全控制。

2.2 废水水质指标 进水水质：PH：6-9；SS：200-

1000mg/L。出水要求：PH：6-9；SS（悬浮物）

实测结果：进水：SS：480mg/L 出水：SS：25mg/L。

2.3 井巷工程

2.3.1 巷道位置及长度 水处理中心，需要掘进巷道180m，全煤巷掘进，水处理中心污泥处理硐室开口位置位于23皮带巷，距西下山皮带巷63m；运输通道距23材料巷34.28m。水处理中心水处理硐室、加药硐室位于二水平中央内仓北侧15m。

2.3.2 巷道断面支护形式 水处理硐室、污泥处理硐室均为半圆拱形，全部采用U29拱架支护；预沉池硐室采用锚网、料石砌碹支护形式；其余巷道均采用锚喷支护方式。

2.3.3 巷道布置及施工 水处理中心巷道均在煤层中布置。水处理中心巷道全部采用炮掘施工。水处理中心巷道施工产生的煤渣，由煤溜直接运到23采区皮带出煤。所有巷道底板将全部硬化，硬化厚度0.1m。超磁分离机硐室、磁分离磁鼓硐室、排水沟、污泥中转池、反应池、混合池、格栅井、预沉池、污泥池巷道底板向下构筑，四周全部需要采用混凝土进行浇注，浇注厚度0.2m。

2.4 建设周期 本工程的建设周期约为5个月，即150天。

2.5 运行费用 运行费用0.203元/m3，即每天的运行费用是2924元，年运行费用是P=106.7万元（每年按365天计）。

3 工艺优点

超磁分离在漳村煤矿井下应用有以下优点：最大限度解决井下水仓清淤难题，降低井下水仓清淤作业安全风险，经超磁分离设备处理后，对水体中悬浮物总量的去除率在97%以上，井下水仓的清淤可延缓至10年以上。处理时间短，分离速度快，悬浮物从反应到分离只需4.5min，而且出水水质能达到国家煤矿矿井水排放标准。实现清水入仓，清水上井，从源头对矿井水体进行了治理，完全实现了达标排放，同时为后续矿井水的深度处理提供了更可靠更有利的基础条件。扩大了水仓有效库容量，提高水仓安全系数。改善了泵力提升系统和管路系统的工作环境，大大降低了中央泵房的运行负荷，省电节能；煤泥脱水后上井，最大限度地实现了资源化利用，创造了更大的经济价值；实现了井下作业用水（防尘、降温、冷却、消防等）的直接回用，改变了重复上井并再回灌井下的状况。设备集成化程度高，工程设施的占地面积大幅度缩小，与传统水处理设施相比，占地面仅为传统的1/8~1/10，能充分利用现有井下巷道和场地，硐室改扩矿建工程量小，节省投资。