超磁分離技術(shù)在礦井水處理中的應(yīng)用

奧艷文

(西山煤電公用事業(yè)分公司，山西 太原 030053)

引 言

煤礦是一種地下生產(chǎn)活動，因此煤礦的開采必然會對地下水系統(tǒng)造成一定的污染和破壞，我國每年的礦井水總量達(dá)到了42億m3，其中有將近一半被排放到地下，造成了巨大的污染和水資源的浪費。同時也造成了一些地表自然水平衡受到了破壞，還有很多煤礦污水排放到了地面，對地面的環(huán)境造成了污染，情況嚴(yán)重時，地下水位降低會造成地表坍塌，導(dǎo)致各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害。

我國每年的煤炭產(chǎn)量居于世界前列，而煤炭資源也在我國的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要的比例，這種比例和趨勢在未來幾年中會一直持續(xù)，因此煤礦開采中排放的廢水如果不經(jīng)過處理會嚴(yán)重的影響環(huán)境，不利于我國煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，因此礦井水的處理問題是當(dāng)前的一個非常重要的問題。

1 我國礦井水現(xiàn)狀

我國是一個人口大國，同時也是一個嚴(yán)重缺水的國家，水資源分布非常不平衡，尤其在北方地區(qū)缺水的問題尤為嚴(yán)重。而北方則占據(jù)了80%的煤礦資源，因此形成了北方煤礦豐富但是水資源缺乏的情況，水資源的缺乏也直接影響了我國煤礦資源的開采，對于煤炭生產(chǎn)的發(fā)展形成了制約。因此加快對礦井水的處理對于我國煤炭生產(chǎn)的發(fā)展有著重要的幫助。現(xiàn)階段需要尋找經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)和工藝對礦井水進(jìn)行處理，使之變成生產(chǎn)水和生活用水，這樣才能夠保證煤礦的生產(chǎn)，提高企業(yè)的綜合效益，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

我國在煤礦開采的過程中經(jīng)常會排放大量的污水，這些污水與地下水類似，主要是以煤粉等懸浮物為主，一般不含有有害物質(zhì)，因此可以對其進(jìn)行處理，使之成為理想的水資源。例如可以對礦井水進(jìn)行處理，讓其變成農(nóng)田灌溉水和生產(chǎn)用水。本文所研究的超磁分離技術(shù)就是一種對礦井水進(jìn)行處理的工藝，主要采用物化法的處理工藝，提高礦井水的凈化效率，具有運行成本低，自動化程度較高的優(yōu)點，因此受到了煤礦企業(yè)的密切關(guān)注。

2 礦井水的懸浮物特性及傳統(tǒng)處理工藝

礦井水中主要成分是煤粉和巖粉，由于地質(zhì)條件、地質(zhì)化學(xué)及開采條件等影響，礦井水中的懸浮物含量不等，雖然有時礦井水中的懸浮物較少，但是顏色呈黑色，感官性非常差，不適合使用。很多礦井水的處理都是采用市政污水處理辦法，但是礦井水和普通的地表水之間的特性差距較大，因此采用市政通用的處理污水辦法無法從根本上對礦井水進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的處理工藝占地面積較大，需要的投資較多，同時還需要藥劑費用等，處理時間需要2 h～3 h，主要通過傳統(tǒng)的沉淀方式，無法真正有效的對礦井水進(jìn)行處理，也無法達(dá)到生活用水的標(biāo)準(zhǔn)。而超磁分離技術(shù)占地面積相對于傳統(tǒng)處理方法來說更小，費用更低，自動化程度更高，處理時間僅需要3 min～4 min，時間短效率高，大大提高了礦井水的處理速度，同時能夠讓礦井水達(dá)到生產(chǎn)用水和生活用水的使用標(biāo)準(zhǔn)，能夠極大的促進(jìn)礦井開采工作，提高企業(yè)的工作效率[1]。

3 超磁分離技術(shù)簡介

3.1 技術(shù)發(fā)展

在全球范圍內(nèi)，首先利用稀土材料對污水進(jìn)行處理的是環(huán)能德美公司。在20世紀(jì)90年代，該公司發(fā)明創(chuàng)造了超磁分離技術(shù)，將這種技術(shù)用于冶金行業(yè)的廢水處理中，這種技術(shù)的出現(xiàn)淘汰了當(dāng)時眾多比較流行的技術(shù)，比如日本的鐵氧體磁盤技術(shù)，達(dá)到了世界領(lǐng)先的水平，成為了新型處理污水的工藝。

3.2 工作原理

超磁分離技術(shù)首先需要向待處理的礦井水中投入磁種，讓礦井水中的一些懸浮物在助凝劑的作用下與磁種進(jìn)行結(jié)合，磁種的存在也在一定程度上加快了絮體顆粒的凝結(jié)，同時因為磁種的存在也讓這種絮體顆粒具有了一定的磁性，具有磁性之后能夠在超磁分離的作用下被吸附，從而能夠形成大量的絮團(tuán)而被沉淀。因此在超磁分離技術(shù)中需要使用的藥劑量相對于傳統(tǒng)的處理工藝來說較少，同時藥劑量的多少也需要根據(jù)水質(zhì)情況來調(diào)整，總體來說，超磁分離技術(shù)所使用的藥劑量和需要的處理時間都是相對較短的[2]。

經(jīng)過絮凝沉淀之后的水引入超磁分離機中，通過超磁分離機中的稀土永磁材料來對其進(jìn)行聚集，磁盤通過產(chǎn)生非常大的磁力，能夠?qū)⑺械男跄锼查g吸出，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)將水中的雜質(zhì)迅速清除的目的。因為超磁分離機對于水中的絮凝物吸附時間非常短，因此水流能夠迅速的通過超磁分離機，同時超磁分離機的占地面積非常小，因此工作起來非常的便利，能夠?qū)崿F(xiàn)在礦井下工作，極大的提高了礦井水處理的速度，提高工作效率[3]。

4 超磁分離技術(shù)在礦井水處理中的具體應(yīng)用

4.1 磁場直接應(yīng)用技術(shù)

如果礦井水中含有磁性污染物或者雜質(zhì)，那么就需要利用磁場直接應(yīng)用技術(shù)來對其進(jìn)行分離，通過磁場的作用來影響水中的各個組分，產(chǎn)生一種磁化水的效應(yīng)，這樣就達(dá)到了去除磁性顆粒的效果。如果被污染的水源中沒有磁性的物質(zhì)，那么這種技術(shù)的應(yīng)用就受到限制。

4.2 超磁分離工藝流程

如圖1超磁分離技術(shù)工藝流程圖所示。首先加入特選磁種，在對礦井水進(jìn)行預(yù)沉淀之后，讓經(jīng)過沉淀的水與磁種進(jìn)行混合。其次進(jìn)行微磁絮凝，在混凝劑和助凝劑的作用下，水體中含有磁性的物質(zhì)會與磁種進(jìn)行結(jié)合形成絮團(tuán)。最后是快速分裂，經(jīng)過混凝反應(yīng)之后，將絮團(tuán)與水體分離，然后將水排出。

圖1 超磁分離技術(shù)工藝流程圖

4.3 水質(zhì)與污泥處理

經(jīng)過超磁分離技術(shù)處理之后的水質(zhì)基本達(dá)到了生產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)，但是能否達(dá)到礦井中生活用水的標(biāo)準(zhǔn)還需要通過進(jìn)一步檢測，符合國家生活用水的標(biāo)準(zhǔn)之后才能夠使用。

微磁絮體在經(jīng)過磁盤的吸附之后，會轉(zhuǎn)到水面以上，這一過程與瀝水的過程相似，經(jīng)過處理之后的污泥中的含水量非常低，在經(jīng)過磁種的回收之后，一些非磁性物質(zhì)分離出來，排放到污泥處理系統(tǒng)中。這部分污泥在經(jīng)過進(jìn)一步的處理后，通過小車運出礦井，實現(xiàn)對污泥的綜合利用。

5 超磁分離技術(shù)應(yīng)用趨勢及方向

超磁分離技術(shù)是一種先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的、綠色的技術(shù)，能夠?qū)U水中的重金屬離子及懸浮物雜質(zhì)等有效的清除，實現(xiàn)對水資源的凈化，有著非常好的處理效果。隨著超磁分離技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用，這種技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，為了更好的推動技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，應(yīng)該對磁種材料進(jìn)行回收。磁性材料都是有著一定的記憶問題，在回收磁種的過程中不可避免的會遇到剩磁問題，這就降低了磁種的回收效率，形成了浪費，所以在未來應(yīng)該研究如何更有效率的回收磁種。

為了提高礦井水的處理效果，提高環(huán)保質(zhì)量，在使用超磁分離技術(shù)的過程中應(yīng)該注重超磁分離設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性和實用性等，通過研究來發(fā)明更為先進(jìn)的超磁分離設(shè)備，這樣才能夠更好的將這種技術(shù)應(yīng)用到礦井水處理工藝中去。

6 結(jié)語

超磁分離技術(shù)其自身就有著一定的優(yōu)勢和特點，超磁分離技術(shù)也是具有很多的類型，因此在利用超磁分離技術(shù)對礦井水進(jìn)行處理的過程中應(yīng)該考慮實際情況，對不同的分離技術(shù)類型進(jìn)行把握，充分的利用磁場的作用，將水中的雜質(zhì)清除干凈，實現(xiàn)水資源的循環(huán)使用，保護(hù)環(huán)境。