ReCoMagTM超磁分离水体净化技术在矿井水处理中的应用研究

刘 芸

(西山煤电(集团)公司环保绿化分公司，山西 太原 030053)

引 言

煤矿在采掘过程中会不可避免的产生大量矿井水。矿井水中含有氟、铁、锌、铅及铀等大量的悬浮物和胶体物质，只有通过一系列的处理达到零排放标准后才可进行排放或二次利用。有些矿井的水质成弱酸性，即使开采煤层不同受地质年代、地质构造和煤层伴生矿物成分等影响，矿井水质变化也较大，给矿井水处理带来较大困难。

常规的矿井水处理技术采用预沉淀-混凝-沉淀-过滤的工艺流程，预沉淀主要借助穿孔旋流或隔板反应池进行，待预沉淀后添加絮凝剂进行二次沉淀反应，由于处理后的水中含有大量的胶体物质需采用滤膜进行去除。鉴于矿井水主要以煤泥水为主，悬浮物颗粒度小、比重轻、沉淀速度慢，采用传统处理工艺很难达到排放标准。同时该技术处理速度慢、反应时间长、絮凝药剂使用量大，直接增加处理成本[1]。

ReCoMagTM超磁分离水体净化技术具有占地面积小、反应时间短、絮凝效果好、药剂使用量低等优点，经处理后的中水可循环利用井下采掘生产。斜沟矿采用超磁分离水体净化技术处理矿井水，处理能力为15 000 m3/d。有效解决该矿在矿井水处理过程中遇到的悬浮物颗粒度小、比重轻、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过滤，对稀土磁粉进行二次回收，处理后的水可作为煤矿井下采掘生产用水，实现了矿井水资源的循环使用。

1 超磁分离水体净化技术

1.1 超磁分离水体净化技术原理

ReCoMagTM超磁分离水体净化技术是以磁分离技术为基础，在矿井水处理的混凝沉淀环节添加磁性絮凝剂，由于矿井水的悬浮物不带有磁性，在需处理的污水中添加具有磁性的絮凝剂，然后利用絮凝技术使磁性絮凝剂与非磁性物质快速絮凝结体，增强絮凝效果，达到快速沉淀目的，在通过超磁分离机稀土永磁产生的强大磁力实现磁性絮凝团与水体的分离作用，从而达到快速处理矿井水中悬浮物，出水可直接排放或回用[2]。经磁盘分离出来磁粉可通过此鼓回收循环利用(回收率>98%)，污泥则进入污泥处理系统。同时，磁性絮凝剂对细菌、病毒及微小粒子也具有较强的吸附效果。较以往的水解酸化与二段生物接触氧化法在处理矿井水，去除效果好。

1.1.1 微磁絮凝

由于矿井水不带有磁性，在混凝沉淀工程添加具有磁性的絮凝剂，赋予絮体微磁性，促进磁性絮凝剂与悬浮物混凝结体，加速絮凝沉淀速度。絮体在超磁分离机稀土永磁产生的强大磁力下被吸附。较以往的絮凝效果相比．絮凝体更易脱稳，避免絮凝体的增大，有利于后续沉淀。

1.1.2 超磁分离

经絮凝装置微磁絮凝后的矿井水输送至超磁分离机．在超磁分离机稀土永磁产生大于重力600倍的磁力，在0.1 s内瞬间吸附微磁絮凝体，平行磁盘间水流速最大可达1 000 m3/h，实现微磁絮凝团与水体的迅速分离，而水流通过超磁分离机的时间仅为6 s。絮凝体与矿井水的快速分离，也节约设备的占地面积。

1.2 技术特点

ReCoMagTM超磁分离净化技术与原处理工艺比较具有：絮凝沉淀效果好、药剂使用量小、处理时间短、处理效率高和耐冲击和高负荷运行等优点。同时能够满足矿井涌水量大时的处理需求。超磁分离机稀土永磁产生的强大磁力实现絮凝团与水体快速分离，经脱水后污泥经卸渣系统得到高浓度污泥[3-4]。

2 应用分析

2.1 工程概况

斜沟矿采用超磁分离技术作为矿井水处理工艺，处理能力为15 000 m3/d，整个处理系统占地面积仅为160 m2。超磁分离净化工艺流程图，如图1所示。

图1 超磁分离净化工艺流程图

矿井水处理预沉+混凝+超磁分离水体净化，预处理矿井水经预处理沉降池自流至混凝处理系统，经过预沉池后自流至混凝系统。在混凝系统中投加具有磁性的絮凝药剂，经过混凝，使悬浮物具有微性。具有微磁性的悬浮物通过超磁分离机时，在超磁分离机稀土永磁产生的强大磁力作用下实现絮凝团与水体的快速分离，含微磁污泥经卸渣系统输送至磁分离磁鼓，实现快速脱泥，回收的磁种可循环使用，磁种回收率≥99%。脱磁后的污泥在经板式压滤机压缩成泥饼，便于运输。设备配备情况，如表1所示。

2.2 使用效果分析

在未使用ReCoMagTM超磁分离净化技术前，斜沟矿井涌水由巷道沟渠流至井下中央水仓，在中央水仓经过预沉淀后利用水泵输送至地面污水处理站。由于水仓预沉淀效果不理想，有水仓输送至地面污水处理站的矿井水悬浮物质量浓度仍达到250 mg/L左右，给后期水仓淤泥清理带来较大难度。同时，矿井水中的大颗粒悬浮物会对输送管道和水泵造成严重磨损。需在地面污水处理厂处理后输送至煤矿井下工作面。选取2018年不同月份比较有代表性的10个水样进行分析，超磁分离净化技术对矿井水悬浮物的去除效果图，如图2所示。

表1 水泵配备情况表

图2 矿井水悬浮物的去除效果图

由图可以知：进水ρ(SS)最大为523 mg/L,最小为240 mg/L；出水悬浮物质量浓度最大为10.2 mg/L，最小为6.7 mg/L；超磁分离净化系统对矿井水中的悬浮物去除率平均达到96%。

采用ReCoMagTM超磁分离净化技术对矿井水进行处理，实现净化后清水入仓，同时，降低矿井水悬浮物对设备的冲击和磨损，大幅提高水泵的耐负荷冲击率。经处脱水处理后的煤泥直接压置成饼便于运输。达到矿井水处理的零排放标准[5]。

3 结论

1) 鉴于传统的矿井水处理技术前期基础设施建设投资大、后期运营维护成本高，在遇到酸性水质、悬浮物成分复杂时，絮凝沉定效果差。使用ReCoMagTM超磁分离水体净化技术，能在短时间悬

提升絮凝、沉淀效果，实现固液分离。

2) 斜沟矿在矿井水处理中使用ReCoMagTM超磁分离净化技术替换原有混凝沉降处理工艺，进水悬浮物质量浓度在300 mg/L～400 mg/L，能在5 min完成整个处理过程，矿井出水悬浮物质量浓度≤10 mg/L，COD去除率≥50，悬浮物去除率≥97%，同时具有较强耐负荷冲击能力，降低絮凝药剂的使用量，并实现清水人仓，降低水仓清淤频率。

3) ReCoMagTM超磁分离水体净化技术替换原有的混凝沉淀处理工艺中的絮凝沉淀环节，该技术絮凝沉淀效果好、处理时间短、高负荷运行、占地面积小、能耗低及运行维护成本低等优点，磁粉回收需要消耗电能无形增加电能消耗。