超磁分离水体净化技术在煤矿井下的应用

范恒智 杨少智

摘 要：近些年，国内出现了一项新的水处理技术——超磁分离水体净化技术。目前，该技术在各领域应用比较成熟，虽然其工艺比传统技术稍显复杂，但它以成本低、处理效果好、处理量大、可操作性强、经济效益显著等诸多优点已被国内外各行业所认可，正在作为一项新型的水处理技术逐渐被人们所熟知。文章以该技术在安徽皖北煤电集团公司五沟煤矿井下实际应用为例来介绍其使用情况和带来的经济效益。

关键词：超磁分离水体净化技术；磁分离主机；磁分离磁鼓；磁介质；回用泵

1 磁分离净化系统

磁分离净化工艺原理

1.1 磁分离工艺说明

（1）污水经机械格栅去除大颗粒物；（2）磁性介质（磁种、磁粉）与污水充分混合，形成磁性污水；（3）向磁性污水中投加水处理药剂（混凝剂、絮凝剂），使污水中悬浮物与磁种结合形成磁性微絮团；（4）磁分离设备将磁性微絮团从污水中快速分离出来，污水得以净化，分离出的磁性污泥进入磁介循环系统；（5）经磁介循环系统处理后，磁种与悬浮物污泥分离，磁性介质（磁种）循环投加到污水中，重复利用；（6）悬浮物污泥经压滤脱水后形成煤饼进行外运处置。

1.2 主要机电设备

（1）磁分离设备工作原理

①磁盘；②喷淋管；③刮渣机构；④卸渣机构；⑤输渣机构；⑥液位控制板；⑦出水管；⑧径向流道

磁盘以一定间距组合在一起，构成多个磁分离径向流道；含磁性悬浮物或磁性微絮团的污水进入磁分离流道，磁性微絮团被磁力吸附于磁盘表面，污水净化后经出水管排出；磁性污泥随磁盘的转动被刮渣机构刮离磁盘表面；磁性污泥被卸渣机构带离磁场作用区；磁性污泥被输渣机构带出磁分离设备。磁性污泥经磁介循环系统处理后，磁性介质循环使用。

（2）磁介循环系统工作原理

磁盘机的卸渣机构为机械（刨条）卸渣和磁力卸渣之一种。如为后者，则磁性污泥和非磁性污泥在卸渣过程中已实现一定程度的分散。

污泥进入磁介循环系统后，首先被高速分散器分散，进入磁分离磁鼓，实现磁性介质（磁种）和非磁性污泥的分离；非磁性污泥从磁鼓下方排出，输送到压滤脱水机进行脱水处理；磁种进入搅拌箱，配置成一定浓度的磁种，经磁种输送泵输送至第一级混合反应器内。

2 经济效益核算

2.1 成本投入计算

（1）药剂价格（来自供应购买实价）：PAC：2200元/吨、PAM：13800元/吨、磁种：3200元/吨。

（2）井下水处理运行成本

（3）原地面水处理运行成本

水处理投入年总成本：W1=（1996.8-1520）*365=17.4032（万元）

2.2 水处理回用系统投入后电耗节约

井下水处理系统回用供水泵投入运行以来，据统计每天可使中央泵房单台主排水泵运行减少5个小时，单台主排水泵运行5个小时耗电量约为3500kwh。据统计，井下水处理系统单台回用供水泵可满足全矿目前用水量且能够实现恒压供水，单台供水泵采用变频控制，每天电耗为2400kwh，井下水处理系统每天电耗约840kwh，额定处理水量为9600m3/d。根据关口表数据，地面水处理系统用电470kwh/d（度/天），处理水量2200m3/d。由此可计算井下水处理系统投入使用后的每天的电耗节约为：5个小时主排水泵电耗-24小时回用供水泵电耗=3500-2400=1100（kwh/d），每年节约电量1100kwh/d*365d=401500kwh且处理水能力远大于地面水处理系统，如果电费按0.6元/kwh计算，每年（按365天计算）节约用电金额为：W2=401500*0.6=24.0900（万元）。

2.3 减少设备购置

我矿井下水质较差，水中含有大量煤泥及杂物，水泵运行一段时间内部腐蚀磨损较为严重，工作效率短时间内严重降低，无法满足矿井排水需要。为了保障排水系统正常，我矿每年都要有两台水泵的购买计划，每台水泵价钱为19万元，频繁更换水泵也会耗费大量的人力物力。系统投入后，进入水仓的水质很好，大大减小了水泵的磨损和腐蚀，延长了水泵的更换周期（预计至少3年以上），每年可节约设备购置费用为W3=19*2=38（万元）。

2.4 节省清仓投入保障矿井安全

我矿每年雨季到来之前都要进行一次清仓，清仓期间单一水仓蓄水，开泵次数频繁，水泵检修时间不充足。清仓施工时间一般为2個月，每次投入至少20名员工，施工前后的机电设备安装拆除更需要大量的时间和人力、物力的投入，据估算每次清仓投入成本约为W4=20万元。井下水处理系统投入后，进入水仓的是清水，清仓将延长至十年甚至可以避免清仓，既保障了矿井排水安全又节省了劳动力，而且每年可节约20多万的清仓投入费用，大大提高矿井的防洪抗灾能力。

2.5 煤泥产量收益

根据运行以来的数据，每天（24小时）井下水处理硐室通过压滤机产生煤泥量为8～10车，每车煤泥约1吨，每吨煤泥按300元计算，井下水处理系统一天产煤泥取得效益为：9*300=2700（元），每年（按365天）产煤泥共计效益W5=2700*365=98.5500（万元），收益相当丰厚。

2.6 综合效益

∑W=W1+W2+W3+W4+W5=-17.4032+24.0900+38.0000+20.0000+98.5500=163.2368（万元）。

3 结束语

利用磁分离净化技术去除水体中悬浮污染物，净化水体，具有固液分离速度快、悬浮物去除率高、污泥含水率低、设备处理能力大、占地面积小、工程周期短，经济效益明显等特点，值得相关领域引进和推广。