ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術(shù)在礦井水處理中的應(yīng)用研究

劉 蕓

(西山煤電(集團)公司環(huán)保綠化分公司，山西 太原 030053)

引 言

煤礦在采掘過程中會不可避免的產(chǎn)生大量礦井水。礦井水中含有氟、鐵、鋅、鉛及鈾等大量的懸浮物和膠體物質(zhì)，只有通過一系列的處理達(dá)到零排放標(biāo)準(zhǔn)后才可進(jìn)行排放或二次利用。有些礦井的水質(zhì)成弱酸性，即使開采煤層不同受地質(zhì)年代、地質(zhì)構(gòu)造和煤層伴生礦物成分等影響，礦井水質(zhì)變化也較大，給礦井水處理帶來較大困難。

常規(guī)的礦井水處理技術(shù)采用預(yù)沉淀-混凝-沉淀-過濾的工藝流程，預(yù)沉淀主要借助穿孔旋流或隔板反應(yīng)池進(jìn)行，待預(yù)沉淀后添加絮凝劑進(jìn)行二次沉淀反應(yīng)，由于處理后的水中含有大量的膠體物質(zhì)需采用濾膜進(jìn)行去除。鑒于礦井水主要以煤泥水為主，懸浮物顆粒度小、比重輕、沉淀速度慢，采用傳統(tǒng)處理工藝很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時該技術(shù)處理速度慢、反應(yīng)時間長、絮凝藥劑使用量大，直接增加處理成本[1]。

ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術(shù)具有占地面積小、反應(yīng)時間短、絮凝效果好、藥劑使用量低等優(yōu)點，經(jīng)處理后的中水可循環(huán)利用井下采掘生產(chǎn)。斜溝礦采用超磁分離水體凈化技術(shù)處理礦井水，處理能力為15 000 m3/d。有效解決該礦在礦井水處理過程中遇到的懸浮物顆粒度小、比重輕、絮凝效果差、沉降速度慢的弊端，配套磁粉配重絮凝和高梯度磁過濾，對稀土磁粉進(jìn)行二次回收，處理后的水可作為煤礦井下采掘生產(chǎn)用水，實現(xiàn)了礦井水資源的循環(huán)使用。

1 超磁分離水體凈化技術(shù)

1.1 超磁分離水體凈化技術(shù)原理

ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術(shù)是以磁分離技術(shù)為基礎(chǔ)，在礦井水處理的混凝沉淀環(huán)節(jié)添加磁性絮凝劑，由于礦井水的懸浮物不帶有磁性，在需處理的污水中添加具有磁性的絮凝劑，然后利用絮凝技術(shù)使磁性絮凝劑與非磁性物質(zhì)快速絮凝結(jié)體，增強絮凝效果，達(dá)到快速沉淀目的，在通過超磁分離機稀土永磁產(chǎn)生的強大磁力實現(xiàn)磁性絮凝團與水體的分離作用，從而達(dá)到快速處理礦井水中懸浮物，出水可直接排放或回用[2]。經(jīng)磁盤分離出來磁粉可通過此鼓回收循環(huán)利用(回收率>98%)，污泥則進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。同時，磁性絮凝劑對細(xì)菌、病毒及微小粒子也具有較強的吸附效果。較以往的水解酸化與二段生物接觸氧化法在處理礦井水，去除效果好。

1.1.1 微磁絮凝

由于礦井水不帶有磁性，在混凝沉淀工程添加具有磁性的絮凝劑，賦予絮體微磁性，促進(jìn)磁性絮凝劑與懸浮物混凝結(jié)體，加速絮凝沉淀速度。絮體在超磁分離機稀土永磁產(chǎn)生的強大磁力下被吸附。較以往的絮凝效果相比．絮凝體更易脫穩(wěn)，避免絮凝體的增大，有利于后續(xù)沉淀。

1.1.2 超磁分離

經(jīng)絮凝裝置微磁絮凝后的礦井水輸送至超磁分離機．在超磁分離機稀土永磁產(chǎn)生大于重力600倍的磁力，在0.1 s內(nèi)瞬間吸附微磁絮凝體，平行磁盤間水流速最大可達(dá)1 000 m3/h，實現(xiàn)微磁絮凝團與水體的迅速分離，而水流通過超磁分離機的時間僅為6 s。絮凝體與礦井水的快速分離，也節(jié)約設(shè)備的占地面積。

1.2 技術(shù)特點

ReCoMagTM超磁分離凈化技術(shù)與原處理工藝比較具有：絮凝沉淀效果好、藥劑使用量小、處理時間短、處理效率高和耐沖擊和高負(fù)荷運行等優(yōu)點。同時能夠滿足礦井涌水量大時的處理需求。超磁分離機稀土永磁產(chǎn)生的強大磁力實現(xiàn)絮凝團與水體快速分離，經(jīng)脫水后污泥經(jīng)卸渣系統(tǒng)得到高濃度污泥[3-4]。

2 應(yīng)用分析

2.1 工程概況

斜溝礦采用超磁分離技術(shù)作為礦井水處理工藝，處理能力為15 000 m3/d，整個處理系統(tǒng)占地面積僅為160 m2。超磁分離凈化工藝流程圖，如圖1所示。

圖1 超磁分離凈化工藝流程圖

礦井水處理預(yù)沉+混凝+超磁分離水體凈化，預(yù)處理礦井水經(jīng)預(yù)處理沉降池自流至混凝處理系統(tǒng)，經(jīng)過預(yù)沉池后自流至混凝系統(tǒng)。在混凝系統(tǒng)中投加具有磁性的絮凝藥劑，經(jīng)過混凝，使懸浮物具有微性。具有微磁性的懸浮物通過超磁分離機時，在超磁分離機稀土永磁產(chǎn)生的強大磁力作用下實現(xiàn)絮凝團與水體的快速分離，含微磁污泥經(jīng)卸渣系統(tǒng)輸送至磁分離磁鼓，實現(xiàn)快速脫泥，回收的磁種可循環(huán)使用，磁種回收率≥99%。脫磁后的污泥在經(jīng)板式壓濾機壓縮成泥餅，便于運輸。設(shè)備配備情況，如表1所示。

2.2 使用效果分析

在未使用ReCoMagTM超磁分離凈化技術(shù)前，斜溝礦井涌水由巷道溝渠流至井下中央水倉，在中央水倉經(jīng)過預(yù)沉淀后利用水泵輸送至地面污水處理站。由于水倉預(yù)沉淀效果不理想，有水倉輸送至地面污水處理站的礦井水懸浮物質(zhì)量濃度仍達(dá)到250 mg/L左右，給后期水倉淤泥清理帶來較大難度。同時，礦井水中的大顆粒懸浮物會對輸送管道和水泵造成嚴(yán)重磨損。需在地面污水處理廠處理后輸送至煤礦井下工作面。選取2018年不同月份比較有代表性的10個水樣進(jìn)行分析，超磁分離凈化技術(shù)對礦井水懸浮物的去除效果圖，如圖2所示。

表1 水泵配備情況表

圖2 礦井水懸浮物的去除效果圖

由圖可以知：進(jìn)水ρ(SS)最大為523 mg/L,最小為240 mg/L；出水懸浮物質(zhì)量濃度最大為10.2 mg/L，最小為6.7 mg/L；超磁分離凈化系統(tǒng)對礦井水中的懸浮物去除率平均達(dá)到96%。

采用ReCoMagTM超磁分離凈化技術(shù)對礦井水進(jìn)行處理，實現(xiàn)凈化后清水入倉，同時，降低礦井水懸浮物對設(shè)備的沖擊和磨損，大幅提高水泵的耐負(fù)荷沖擊率。經(jīng)處脫水處理后的煤泥直接壓置成餅便于運輸。達(dá)到礦井水處理的零排放標(biāo)準(zhǔn)[5]。

3 結(jié)論

1) 鑒于傳統(tǒng)的礦井水處理技術(shù)前期基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資大、后期運營維護成本高，在遇到酸性水質(zhì)、懸浮物成分復(fù)雜時，絮凝沉定效果差。使用ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術(shù)，能在短時間懸

提升絮凝、沉淀效果，實現(xiàn)固液分離。

2) 斜溝礦在礦井水處理中使用ReCoMagTM超磁分離凈化技術(shù)替換原有混凝沉降處理工藝，進(jìn)水懸浮物質(zhì)量濃度在300 mg/L～400 mg/L，能在5 min完成整個處理過程，礦井出水懸浮物質(zhì)量濃度≤10 mg/L，COD去除率≥50，懸浮物去除率≥97%，同時具有較強耐負(fù)荷沖擊能力，降低絮凝藥劑的使用量，并實現(xiàn)清水人倉，降低水倉清淤頻率。

3) ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術(shù)替換原有的混凝沉淀處理工藝中的絮凝沉淀環(huán)節(jié)，該技術(shù)絮凝沉淀效果好、處理時間短、高負(fù)荷運行、占地面積小、能耗低及運行維護成本低等優(yōu)點，磁粉回收需要消耗電能無形增加電能消耗。