超磁分離水體凈化技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用

范恒智 楊少智

摘 要：近些年，國內(nèi)出現(xiàn)了一項(xiàng)新的水處理技術(shù)——超磁分離水體凈化技術(shù)。目前，該技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用比較成熟，雖然其工藝比傳統(tǒng)技術(shù)稍顯復(fù)雜，但它以成本低、處理效果好、處理量大、可操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益顯著等諸多優(yōu)點(diǎn)已被國內(nèi)外各行業(yè)所認(rèn)可，正在作為一項(xiàng)新型的水處理技術(shù)逐漸被人們所熟知。文章以該技術(shù)在安徽皖北煤電集團(tuán)公司五溝煤礦井下實(shí)際應(yīng)用為例來介紹其使用情況和帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超磁分離水體凈化技術(shù)；磁分離主機(jī)；磁分離磁鼓；磁介質(zhì)；回用泵

1 磁分離凈化系統(tǒng)

磁分離凈化工藝原理

1.1 磁分離工藝說明

（1）污水經(jīng)機(jī)械格柵去除大顆粒物；（2）磁性介質(zhì)（磁種、磁粉）與污水充分混合，形成磁性污水；（3）向磁性污水中投加水處理藥劑（混凝劑、絮凝劑），使污水中懸浮物與磁種結(jié)合形成磁性微絮團(tuán)；（4）磁分離設(shè)備將磁性微絮團(tuán)從污水中快速分離出來，污水得以凈化，分離出的磁性污泥進(jìn)入磁介循環(huán)系統(tǒng)；（5）經(jīng)磁介循環(huán)系統(tǒng)處理后，磁種與懸浮物污泥分離，磁性介質(zhì)（磁種）循環(huán)投加到污水中，重復(fù)利用；（6）懸浮物污泥經(jīng)壓濾脫水后形成煤餅進(jìn)行外運(yùn)處置。

1.2 主要機(jī)電設(shè)備

（1）磁分離設(shè)備工作原理

①磁盤；②噴淋管；③刮渣機(jī)構(gòu)；④卸渣機(jī)構(gòu)；⑤輸渣機(jī)構(gòu)；⑥液位控制板；⑦出水管；⑧徑向流道

磁盤以一定間距組合在一起，構(gòu)成多個磁分離徑向流道；含磁性懸浮物或磁性微絮團(tuán)的污水進(jìn)入磁分離流道，磁性微絮團(tuán)被磁力吸附于磁盤表面，污水凈化后經(jīng)出水管排出；磁性污泥隨磁盤的轉(zhuǎn)動被刮渣機(jī)構(gòu)刮離磁盤表面；磁性污泥被卸渣機(jī)構(gòu)帶離磁場作用區(qū)；磁性污泥被輸渣機(jī)構(gòu)帶出磁分離設(shè)備。磁性污泥經(jīng)磁介循環(huán)系統(tǒng)處理后，磁性介質(zhì)循環(huán)使用。

（2）磁介循環(huán)系統(tǒng)工作原理

磁盤機(jī)的卸渣機(jī)構(gòu)為機(jī)械（刨條）卸渣和磁力卸渣之一種。如為后者，則磁性污泥和非磁性污泥在卸渣過程中已實(shí)現(xiàn)一定程度的分散。

污泥進(jìn)入磁介循環(huán)系統(tǒng)后，首先被高速分散器分散，進(jìn)入磁分離磁鼓，實(shí)現(xiàn)磁性介質(zhì)（磁種）和非磁性污泥的分離；非磁性污泥從磁鼓下方排出，輸送到壓濾脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理；磁種進(jìn)入攪拌箱，配置成一定濃度的磁種，經(jīng)磁種輸送泵輸送至第一級混合反應(yīng)器內(nèi)。

2 經(jīng)濟(jì)效益核算

2.1 成本投入計(jì)算

（1）藥劑價格（來自供應(yīng)購買實(shí)價）：PAC：2200元/噸、PAM：13800元/噸、磁種：3200元/噸。

（2）井下水處理運(yùn)行成本

（3）原地面水處理運(yùn)行成本

水處理投入年總成本：W1=（1996.8-1520）*365=17.4032（萬元）

2.2 水處理回用系統(tǒng)投入后電耗節(jié)約

井下水處理系統(tǒng)回用供水泵投入運(yùn)行以來，據(jù)統(tǒng)計(jì)每天可使中央泵房單臺主排水泵運(yùn)行減少5個小時，單臺主排水泵運(yùn)行5個小時耗電量約為3500kwh。據(jù)統(tǒng)計(jì)，井下水處理系統(tǒng)單臺回用供水泵可滿足全礦目前用水量且能夠?qū)崿F(xiàn)恒壓供水，單臺供水泵采用變頻控制，每天電耗為2400kwh，井下水處理系統(tǒng)每天電耗約840kwh，額定處理水量為9600m3/d。根據(jù)關(guān)口表數(shù)據(jù)，地面水處理系統(tǒng)用電470kwh/d（度/天），處理水量2200m3/d。由此可計(jì)算井下水處理系統(tǒng)投入使用后的每天的電耗節(jié)約為：5個小時主排水泵電耗-24小時回用供水泵電耗=3500-2400=1100（kwh/d），每年節(jié)約電量1100kwh/d*365d=401500kwh且處理水能力遠(yuǎn)大于地面水處理系統(tǒng)，如果電費(fèi)按0.6元/kwh計(jì)算，每年（按365天計(jì)算）節(jié)約用電金額為：W2=401500*0.6=24.0900（萬元）。

2.3 減少設(shè)備購置

我礦井下水質(zhì)較差，水中含有大量煤泥及雜物，水泵運(yùn)行一段時間內(nèi)部腐蝕磨損較為嚴(yán)重，工作效率短時間內(nèi)嚴(yán)重降低，無法滿足礦井排水需要。為了保障排水系統(tǒng)正常，我礦每年都要有兩臺水泵的購買計(jì)劃，每臺水泵價錢為19萬元，頻繁更換水泵也會耗費(fèi)大量的人力物力。系統(tǒng)投入后，進(jìn)入水倉的水質(zhì)很好，大大減小了水泵的磨損和腐蝕，延長了水泵的更換周期（預(yù)計(jì)至少3年以上），每年可節(jié)約設(shè)備購置費(fèi)用為W3=19*2=38（萬元）。

2.4 節(jié)省清倉投入保障礦井安全

我礦每年雨季到來之前都要進(jìn)行一次清倉，清倉期間單一水倉蓄水，開泵次數(shù)頻繁，水泵檢修時間不充足。清倉施工時間一般為2個月，每次投入至少20名員工，施工前后的機(jī)電設(shè)備安裝拆除更需要大量的時間和人力、物力的投入，據(jù)估算每次清倉投入成本約為W4=20萬元。井下水處理系統(tǒng)投入后，進(jìn)入水倉的是清水，清倉將延長至十年甚至可以避免清倉，既保障了礦井排水安全又節(jié)省了勞動力，而且每年可節(jié)約20多萬的清倉投入費(fèi)用，大大提高礦井的防洪抗災(zāi)能力。

2.5 煤泥產(chǎn)量收益

根據(jù)運(yùn)行以來的數(shù)據(jù)，每天（24小時）井下水處理硐室通過壓濾機(jī)產(chǎn)生煤泥量為8～10車，每車煤泥約1噸，每噸煤泥按300元計(jì)算，井下水處理系統(tǒng)一天產(chǎn)煤泥取得效益為：9*300=2700（元），每年（按365天）產(chǎn)煤泥共計(jì)效益W5=2700*365=98.5500（萬元），收益相當(dāng)豐厚。

2.6 綜合效益

∑W=W1+W2+W3+W4+W5=-17.4032+24.0900+38.0000+20.0000+98.5500=163.2368（萬元）。

3 結(jié)束語

利用磁分離凈化技術(shù)去除水體中懸浮污染物，凈化水體，具有固液分離速度快、懸浮物去除率高、污泥含水率低、設(shè)備處理能力大、占地面積小、工程周期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn)，值得相關(guān)領(lǐng)域引進(jìn)和推廣。