ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術在礦井水處理中的應用研究

劉 蕓

(西山煤電(集團)公司環保綠化分公司，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，只有通過一系列的處理達到零排放標準后才可進行排放或二次利用。有些礦井的水質成弱酸性，即使開采煤層不同受地質年代、地質構造和煤層伴生礦物成分等影響，礦井水質變化也較大，給礦井水處理帶來較大困難。

常規的礦井水處理技術采用預沉淀-混凝-沉淀-過濾的工藝流程，預沉淀主要借助穿孔旋流或隔板反應池進行，待預沉淀后添加絮凝劑進行二次沉淀反應，由于處理后的水中含有大量的膠體物質需采用濾膜進行去除。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，采用傳統處理工藝很難達到排放標準。同時該技術處理速度慢、反應時間長、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具有占地面積小、反應時間短、絮凝效果好、藥劑使用量低等優點，經處理后的中水可循環利用井下采掘生產。斜溝礦采用超磁分離水體凈化技術處理礦井水，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，對稀土磁粉進行二次回收，處理后的水可作為煤礦井下采掘生產用水，實現了礦井水資源的循環使用。

1 超磁分離水體凈化技術

1.1 超磁分離水體凈化技術原理

ReCoMagTM超磁分離水體凈化技術是以磁分離技術為基礎，在礦井水處理的混凝沉淀環節添加磁性絮凝劑，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，然后利用絮凝技術使磁性絮凝劑與非磁性物質快速絮凝結體，增強絮凝效果，達到快速沉淀目的，在通過超磁分離機稀土永磁產生的強大磁力實現磁性絮凝團與水體的分離作用，從而達到快速處理礦井水中懸浮物，出水可直接排放或回用[2]。經磁盤分離出來磁粉可通過此鼓回收循環利用(回收率>98%)，污泥則進入污泥處理系統。同時，磁性絮凝劑對細菌、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，促進磁性絮凝劑與懸浮物混凝結體，加速絮凝沉淀速度。絮體在超磁分離機稀土永磁產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，避免絮凝體的增大，有利于后續沉淀。

1.1.2 超磁分離

經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生大于重力600倍的磁力，在0.1 s內瞬間吸附微磁絮凝體，平行磁盤間水流速最大可達1 000 m3/h，實現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，也節約設備的占地面積。

1.2 技術特點

ReCoMagTM超磁分離凈化技術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荷運行等優點。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生的強大磁力實現絮凝團與水體快速分離，經脫水后污泥經卸渣系統得到高濃度污泥[3-4]。

2 應用分析

2.1 工程概況

斜溝礦采用超磁分離技術作為礦井水處理工藝，處理能力為15 000 m3/d，整個處理系統占地面積僅為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

礦井水處理預沉+混凝+超磁分離水體凈化，預處理礦井水經預處理沉降池自流至混凝處理系統，經過預沉池后自流至混凝系統。在混凝系統中投加具有磁性的絮凝藥劑，經過混凝，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生的強大磁力作用下實現絮凝團與水體的快速分離，含微磁污泥經卸渣系統輸送至磁分離磁鼓，實現快速脫泥，回收的磁種可循環使用，磁種回收率≥99%。脫磁后的污泥在經板式壓濾機壓縮成泥餅，便于運輸。設備配備情況，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，在中央水倉經過預沉淀后利用水泵輸送至地面污水處理站。由于水倉預沉淀效果不理想，有水倉輸送至地面污水處理站的礦井水懸浮物質量濃度仍達到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個水樣進行分析，超磁分離凈化技術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：進水ρ(SS)最大為523 mg/L,最小為240 mg/L；出水懸浮物質量濃度最大為10.2 mg/L，最小為6.7 mg/L；超磁分離凈化系統對礦井水中的懸浮物去除率平均達到96%。

采用ReCoMagTM超磁分離凈化技術對礦井水進行處理，實現凈化后清水入倉，同時，降低礦井水懸浮物對設備的沖擊和磨損，大幅提高水泵的耐負荷沖擊率。經處脫水處理后的煤泥直接壓置成餅便于運輸。達到礦井水處理的零排放標準[5]。

3 結論

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

提升絮凝、沉淀效果，實現固液分離。

2) 斜溝礦在礦井水處理中使用ReCoMagTM超磁分離凈化技術替換原有混凝沉降處理工藝，進水懸浮物質量濃度在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%，同時具有較強耐負荷沖擊能力，降低絮凝藥劑的使用量，并實現清水人倉，降低水倉清淤頻率。

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