赵官能源矿井水处理超磁分离净化工艺的应用

赵官能源矿井水处理超磁分离净化工艺的应用

刘孝利，刘德春，李云志

(山东能源新矿集团赵官能源有限责任公司，山东齐河251113)

摘要针对煤炭开采活动对地下含水系统造成的局部破坏和污染，应用矿井水处理超磁分离净化工艺，妥善处理、处置生产活动产生的污水，合理解决污水处理处理过程中产生的煤泥，实现矿井水清水直排升井，降低水处理费用，达到保护环境的要求。

关键词矿井水超磁分离工艺应用实践

中图分类号X703文献标识码B

赵官能源公司是山东能源新矿集团的全资子公司，位于黄河北煤田中西部，井田面积59．21km2，地质储量3．47亿t，可采煤层中以薄煤层为主，设计年生产能力90万t。矿井正常涌水量1413m3/h。赵官能源应用超磁水处理工艺，将水处理工艺由地面搬到了井下，每小时600m3的处理能力，满足了矿井水的清水升井要求，降低了水处理费用，保护了环境。

1超磁分离水处理工艺原理及技术优势

1．1超磁分离水处理的工艺原理

超磁分离净化设备是由一组强磁力稀土磁盘打捞分离机械组成。流体流经磁盘之间的流道时，流体中所含的磁性悬浮絮团受到强磁场力的作用，吸附在磁盘盘面上，随着磁盘的转动，逐渐从水体中分离出来。磁盘转速为1 3r/min，待悬浮物脱去大部份水份，运转到刮渣条时，形成隔磁卸渣带，由刮渣刨轮刮入“螺旋输送机”，产生的废渣输入渣池。被刮去渣的磁盘又重新转入水体，形成周而复始的超磁分离净化水体的全过程。

1．2微磁凝聚技术和磁种回收技术

1．2．1微磁凝聚技术

超磁分离技术的关键是利用磁盘吸附具有磁性的悬浮物，而矿井水中的悬浮物本身是不带磁性的，如果要利用超磁分离净化设备净化矿井水，就必须让非磁性悬浮物带上磁性。微磁凝聚技术就是解决这一问题的关键。该技术通过向原水中投加专用磁种（磁粉），使磁种在混凝剂和助凝剂的作用下与原水中的悬浮物形成以磁种为核的混合体絮团。因磁种带有微磁性，当絮团沿着水流经过超磁分离机时，聚磁组合磁盘能快速捕捉吸附絮团，实现悬浮物与水体的机械分离，从而达到净化水体的目的。

1．2．2磁种回收技术

微磁凝聚技术解决了超磁水处理的第一个难题，同时带来另一个难题，就是磁种的连续投加增加了运行费用。为了节约资源同时也考虑吨水处理的运行成

*收稿日期：2011－08－10

作者简介：刘孝利（1982－），男，山东泰安人，2006年7月毕业于山东大学（威海）中文系，现为山东能源新矿集团赵官能源有限责任公司行政办公室副主任。本，超磁处理工艺开发了磁种回收技术。将超磁分离净化设备分离出的废渣（磁种和悬浮物的混合体）经螺旋输送装置进入脱磁和高速搅拌环节，实现磁种和悬浮物的分离，能将投加入废水中的磁种回收再利用，磁鼓磁场强度高，回收效率可达99%，剩余的非磁性物质作为污泥集中处理。

1．3超磁分离水处理技术的特点及优势

（1）采用稀土磁钢构造分离磁场，技术稳定成熟。超磁分离水体净化技术在国内市场应用已有10多年的历史。目前，冶金行业在线运行的成套设备达240多个工程项目，处理能力超过940万t/d，是自主创新的国际先进技术，其超磁分离技术在设备的布磁、聚磁组合、微磁絮凝、脱磁、分散等工艺技术上实现了突破，设备不断改进与完善，已发展到了第五代超磁分离机，技术稳定而成熟。

（2）分离时间短。磁分离工艺与传统的絮凝沉降最主要的区别在于：采用磁分离技术不需要沉降时间。传统的絮凝沉降工艺是在加药絮凝后形成大絮团，靠重力沉降。磁分离技术因采用稀土磁钢，其表面产生磁力是重力的640倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮团，整个分离过程仅需3 5s，分离时间远远小于沉降分离时间。

（3）水处理药剂用量少。磁分离依靠强磁力进行吸附分离，不需要大量的药剂形成大的絮团，仅需微凝絮团即可。与常规的混凝沉降系统比较，可大大节约系统的药剂使用量（仅为常规水处理加药量的1/3 1/2），节省药剂费用。

（4）设备占地少，处理量大。由于磁分离实现了悬浮物与水体的快速分离，大大提高了单位时间的处理效率，设备的占地面积也相应地大大节省。与传统处理方法相比，处理12000m3/d的超磁分离机长ˑ宽ˑ高≈3．3ˑ3．0ˑ2．2m。设备处理能力取决于磁盘数量的多少，水量增加，相应的磁盘数量增加即可，其单台设备最大处理能力可达36000m3/d。

（5）出渣污泥浓度高。磁分离设备分离悬浮物的方法是靠磁力把絮团吸出水面，完全实现渣与水的分离，出渣含量大于70000mg/L，含水率约93%，可不经过浓缩直接进入脱水设备。经过常规的压滤脱水后，污泥含水率小于45%，便于装卸外运。(下转第44页)

表2新阳公司装备架空乘人装置巷道基本情况

巷道基本要求条件巷道坡度车站坡度车站长度

车站

高、宽度

大坡度静

止上下人装置安装巷道基本要求不大于

30ʎ

0ʎ

设计要求，

一般不小

于20m，无

水平转弯

托绳轮固定

横梁高度≮

2．5m，宽度≮

3．4m

现场巷道的基本条件不大于

20ʎ

上部车

站坡度6

10ʎ

下部车站

有一个34ʎ

弯道，直线

长度6m。

托绳轮固定

横梁高度

2．3m，宽3．0

3．4m

对比结果符合不符合不符合不符合

场测量、研究，确立了大倾角、短跑道、能转弯的架空乘人装置静止上下人装置实施方案：（1）厂家严格按设计要求加工制作静止上下人装置；（2）施工方根据设计安装要求现场巷道卧底、预埋固定横梁；（3）架空乘人装置静止上下人装置到公司后，在厂家和施工方技术人员的指导下进行安装；（4）安装完成后，公司组织专业人员验收并现场盯班进行模拟运行，确保正常后开始运送人员。

3保证措施

（1）重新修订学习架空乘人装置使用维修管理规定、乘坐须知，让每个乘车员工都能将有关规定熟记于心。

（2）加强现场监督检查与指导，让广大员工尽快掌握静止上下人装置的正确乘坐要领，及时制止并纠正违规乘坐行为，对再次违规的乘车人员进行处罚的同时，责令其单位跟班领导现场维护秩序。通过一个月的努力，消灭了违章乘车现象。

（3）在架空乘人装置静止上下人装置安装使用过程中，每班都有技术管理人员现场跟班，发现问题及时处理、汇报并做好记录。

（4）加强巡查、维护，及时检出变形的架空乘人装置抱索器并予以更换，保证了架空乘人装置的正常运行。

4实施效果

架空乘人装置静止上下人装置有吊椅存放轨道，乘车人员无需摘挂吊椅，省时省力。不论是熟练人员还是第一次乘坐人员均能安全、快捷的上下架空乘人装置。不仅取消了原有摘挂吊椅的环节，减少吊椅损坏、钢丝绳脱槽等影响架空乘人装置安全运行事故，而且延长了钢丝绳的使用寿命，降低吊椅维修费用支出。自2010年10月底运行至今，运行正常。

5结论

在不改变原系统的情况下，成功研制了复杂条件下的架空乘人装置静止上下人装置，它的应用解除了静止上下人装置的使用限制。实现了大倾角、短跑道、能转弯等复杂条件下人员能安全、快捷上下架空乘人装置的目的，消除了许多弊端和隐患，社会效益显著。

(上接第42页)

2超磁分离净化工艺设计

（1）设计规模：设计水处理规模600m3/h。

（2）设计进水水质

矿井排水的主要污染物是煤粉、岩粉等无机污染物。进水水质：

SS：600 1000mg/L

油：20 30mg/L

（3）设计出水水质

PH值：6 9；总悬浮物50mg/L；化学需氧量（CODcr）50mg/L；石油类5mg/L；总铁6mg/L；总锰4 mg/L

设计出水水质标准可根据矿井出水的不同用途，做相应调整。

（4）工艺流程说明

首先向调节池前的进水渠道中投加PAC，混合反应后流入调节隔油池中，进行水质、水量的均匀调节，在调节隔油池后端设置圆盘式除油器，去除上浮的油渣。调节隔油池出水进入超磁分离系统的混凝池，向混凝池中投加磁种、PAM，使水中悬浮物杂质和磁种形成带磁性絮体，经过絮凝的废水进入超磁分离机进行污染物的分离，形成的磁性絮体被超磁分离磁盘吸附，从而从水中分离出来，水体得到净化，超磁分离设备处理后的水达标排放。

经超滤分离设备分离出来的磁性污泥进入到磁分离磁鼓进行磁种与污泥的分离，分离出的磁种又投加到混凝池中进行絮凝反应，使磁种达到循环利用的目的。

3结语

矿井水处理超磁分离净化工艺是在中国预防工业污染、保护生态环境的要求下发展起来的一项实用技术。矿井水超磁分离净化工艺落户赵官能源以来，处理能力已达到600m3/h，实现了清水直排升井，每天节约水处理费用4500元，减少了挖仓次数，水仓清挖由每年清挖5 6次减少至3 5年挖一次，每年节约挖仓费用约10万元。