超磁分離水體凈化技術在煤礦井下的應用

范恒智 楊少智

摘 要：近些年，國內出現了一項新的水處理技術——超磁分離水體凈化技術。目前，該技術在各領域應用比較成熟，雖然其工藝比傳統技術稍顯復雜，但它以成本低、處理效果好、處理量大、可操作性強、經濟效益顯著等諸多優點已被國內外各行業所認可，正在作為一項新型的水處理技術逐漸被人們所熟知。文章以該技術在安徽皖北煤電集團公司五溝煤礦井下實際應用為例來介紹其使用情況和帶來的經濟效益。

關鍵詞：超磁分離水體凈化技術；磁分離主機；磁分離磁鼓；磁介質；回用泵

1 磁分離凈化系統

磁分離凈化工藝原理

1.1 磁分離工藝說明

（1）污水經機械格柵去除大顆粒物；（2）磁性介質（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合形成磁性微絮團；（4）磁分離設備將磁性微絮團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入磁介循環系統；（5）經磁介循環系統處理后，磁種與懸浮物污泥分離，磁性介質（磁種）循環投加到污水中，重復利用；（6）懸浮物污泥經壓濾脫水后形成煤餅進行外運處置。

1.2 主要機電設備

（1）磁分離設備工作原理

①磁盤；②噴淋管；③刮渣機構；④卸渣機構；⑤輸渣機構；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，構成多個磁分離徑向流道；含磁性懸浮物或磁性微絮團的污水進入磁分離流道，磁性微絮團被磁力吸附于磁盤表面，污水凈化后經出水管排出；磁性污泥隨磁盤的轉動被刮渣機構刮離磁盤表面；磁性污泥被卸渣機構帶離磁場作用區；磁性污泥被輸渣機構帶出磁分離設備。磁性污泥經磁介循環系統處理后，磁性介質循環使用。

（2）磁介循環系統工作原理

磁盤機的卸渣機構為機械（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現一定程度的分散。

污泥進入磁介循環系統后，首先被高速分散器分散，進入磁分離磁鼓，實現磁性介質（磁種）和非磁性污泥的分離；非磁性污泥從磁鼓下方排出，輸送到壓濾脫水機進行脫水處理；磁種進入攪拌箱，配置成一定濃度的磁種，經磁種輸送泵輸送至第一級混合反應器內。

2 經濟效益核算

2.1 成本投入計算

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

（2）井下水處理運行成本

（3）原地面水處理運行成本

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

2.2 水處理回用系統投入后電耗節約

井下水處理系統回用供水泵投入運行以來，據統計每天可使中央泵房單臺主排水泵運行減少5個小時，單臺主排水泵運行5個小時耗電量約為3500kwh。據統計，井下水處理系統單臺回用供水泵可滿足全礦目前用水量且能夠實現恒壓供水，單臺供水泵采用變頻控制，每天電耗為2400kwh，井下水處理系統每天電耗約840kwh，額定處理水量為9600m3/d。根據關口表數據，地面水處理系統用電470kwh/d（度/天），處理水量2200m3/d。由此可計算井下水處理系統投入使用后的每天的電耗節約為：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），每年節約電量1100kwh/d*365d=401500kwh且處理水能力遠大于地面水處理系統，如果電費按0.6元/kwh計算，每年（按365天計算）節約用電金額為：W2=401500*0.6=24.0900（萬元）。

2.3 減少設備購置

我礦井下水質較差，水中含有大量煤泥及雜物，水泵運行一段時間內部腐蝕磨損較為嚴重，工作效率短時間內嚴重降低，無法滿足礦井排水需要。為了保障排水系統正常，我礦每年都要有兩臺水泵的購買計劃，每臺水泵價錢為19萬元，頻繁更換水泵也會耗費大量的人力物力。系統投入后，進入水倉的水質很好，大大減小了水泵的磨損和腐蝕，延長了水泵的更換周期（預計至少3年以上），每年可節約設備購置費用為W3=19*2=38（萬元）。

2.4 節省清倉投入保障礦井安全

我礦每年雨季到來之前都要進行一次清倉，清倉期間單一水倉蓄水，開泵次數頻繁，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，施工前后的機電設備安裝拆除更需要大量的時間和人力、物力的投入，據估算每次清倉投入成本約為W4=20萬元。井下水處理系統投入后，進入水倉的是清水，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省了勞動力，而且每年可節約20多萬的清倉投入費用，大大提高礦井的防洪抗災能力。

2.5 煤泥產量收益

根據運行以來的數據，每天（24小時）井下水處理硐室通過壓濾機產生煤泥量為8～10車，每車煤泥約1噸，每噸煤泥按300元計算，井下水處理系統一天產煤泥取得效益為：9*300=2700（元），每年（按365天）產煤泥共計效益W5=2700*365=98.5500（萬元），收益相當豐厚。

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 結束語

利用磁分離凈化技術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、設備處理能力大、占地面積小、工程周期短，經濟效益明顯等特點，值得相關領域引進和推廣。