一(yi)直以來(lai)，我國(guo)煤炭(tan)行(xing)業(ye)礦井(jing)水處理工(gong)藝(yi)還相對比(bi)較(jiao)落后(hou)，近些年經過關停(ting)合并后(hou)絕(jue)大部分煤礦已轉為國(guo)資所(suo)有，很多(duo)生(sheng)產(chan)條件較(jiao)差的礦井(jing)也(ye)都增設了污水處理環(huan)節，但水資源(yuan)循環利用率仍相(xiang)對(dui)較低。根據相(xiang)關統計數據，截止到2018 年，全國礦井水綜合利用率僅為59%，不僅使礦井水中含有的煤泥資源大量浪費，而且對環境造成污染。

我國煤炭(tan)行業(ye)礦井(jing)(jing)水處理普(pu)遍采用(yong)：井(jing)(jing)下沉淀 → 提(ti)升上井 → 二次處理 → 部分回(hui)流 → 大部排放，的工藝技術。即在(zai)礦井(jing)下利用廢棄坑(keng)道修建大體積(ji)水倉(cang)，將(jiang)開采過程(cheng)中(zhong)產生的污水導(dao)入水倉(cang)自(zi)然沉淀，上清液用泵抽(chou)出地面進行(xing)凈化處理，凈化后部分污水回流井下循環(huan)再利用，剩余污水直接排放。

在這(zhe)個過程中有兩(liang)個亟待解決的突出(chu)問題。首先，是(shi)井下水倉沉積(ji)物(wu)的清理(li)，也就是(shi)所謂的“清倉(cang)(cang)”，由于井下廢水主要污染成分(fen)(fen)就是懸浮(fu)物，其(qi)中以煤(mei)(mei)粉為主，礦渣為輔，偶見回(hui)填物流溢成分(fen)(fen)，這部分(fen)(fen)成分(fen)(fen)會(hui)在(zai)水倉(cang)(cang)內大(da)(da)量(liang)沉積(ji)，形成“泥煤(mei)(mei)”。這些(xie)泥煤(mei)(mei)需(xu)要定期清理，其(qi)清理過程不僅時間長消耗大(da)(da)，且存在(zai)各種安全隱患。其(qi)次，礦井水(shui)(shui)在提升過程(cheng)中(zhong)需消(xiao)耗(hao)電能，按照設計(ji)要求，噸水(shui)(shui)百米電耗(hao)一般約(yue)為 0.50kWh/(t ·hm)， 而實際運行中的電耗常高于此值。由于噸水百米電耗與所提升礦井水的密度有直接關系，因此降低礦井水的密度即可節約提升能耗，同時(shi)，降(jiang)低(di)礦(kuang)井水的粉渣含量，也(ye)可以有效的緩解對管道、設備的磨損。

如果能在井下(xia)廢(fei)水進(jin)入水倉前，將廢(fei)水中的粉渣分離出來，就(jiu)能消除（起碼能減少）“清倉”次數(shu)，有利于保障(zhang)生產的(de)(de)連續性(xing)和安全性(xing)和；廢(fei)水(shui)密度的(de)(de)降低(di)，能夠降低(di)井下(xia)(xia)廢(fei)水(shui)升井的(de)(de)噸(dun)水(shui)百米(mi)耗電量(liang)；凈化后能夠在(zai)井下(xia)(xia)直接回用，減少(shao)升井廢(fei)水(shui)總(zong)量(liang)也(ye)能節約(yue)耗電；而隨著廢(fei)水(shui)中粉(fen)渣(zha)的(de)(de)消(xiao)除，對流(liu)經(jing)的(de)(de)管道(dao)、泵閥、儀表(biao)等的(de)(de)磨損大(da)大(da)減輕，可節約(yue)一(yi)大(da)筆(bi)設備維護維修費(fei)用；并且分(fen)離出的(de)(de)“粉(fen)渣(zha)”也(ye)就是(shi)“泥煤(mei)”，也(ye)具有非常(chang)可觀的(de)(de)經(jing)濟效益。

煤(mei)礦(kuang)井(jing)下廢(fei)水分(fen)離(li)處(chu)理(li)有以上諸多好處(chu)，那為什(shen)么還都要(yao)把分(fen)離(li)處(chu)理(li)工序放到地(di)面呢？其實主(zhu)要(yao)原因(yin)是(shi)受處(chu)理(li)工藝和(he)井(jing)下空(kong)間限制(zhi)。傳統的(de)處(chu)理(li)工藝要(yao)求有數個(ge)龐大的(de)沉(chen)淀池，同時還要(yao)配備完(wan)善的(de)藥劑投加、污泥脫水、運維(wei)管(guan)理(li)等(deng)輔助系統。這些(xie)如果是(shi)在(zai)井(jing)下實施(shi)，那其設計、施(shi)工、運行、維(wei)修都面臨很(hen)多問題，其中很(hen)多甚至(zhi)無解。

不過，近年隨著(zhu)水(shui)處理(li)工(gong)藝(yi)和(he)設備制造(zao)水(shui)平的(de)(de)進步，隨著(zhu)工(gong)藝(yi)的(de)(de)創新，一種(zhong)(zhong)新型設備的(de)(de)出現(xian)，可以(yi)解決以(yi)上這些問題，勝(sheng)任這個井下廢水(shui)分離處理(li)任務(wu)。這種(zhong)(zhong)處理(li)工(gong)藝(yi)行業內一般稱之為“磁絮凝工(gong)藝”或者“超(chao)磁分離工(gong)藝”，我(wo)公司根(gen)據以上(shang)工(gong)藝原理研發(fa)生產了煤(mei)礦井下廢(fei)水專用(yong)的“磁核絮分（沉(chen)）污水(shui)處理(li)設備” ，專(zhuan)門用于解決以(yi)上問題(ti)。

超磁(ci)分離原常(chang)用于(yu)(yu)鋼鐵行業(ye)，近年來由于(yu)(yu)磁核(he)技術的(de)(de)引入，開始更多的(de)(de)應用于(yu)(yu)廢水處理行業(ye)，是一套成熟穩定的(de)技術。但由于煤礦(kuang)井下廢水處(chu)水質(zhi)及使用條件的特異(yi)性，我公司對(dui)其核心(xin)設備進(jin)行了重新研(yan)發設計，開發出(chu)“NSCF-Ⅴ型(xing) 磁核(he)絮分（沉(chen)）煤(mei)礦廢(fei)水專用(yong)設備”

一、設備的適用性研發(fa)

①為了解決普通水處理設備處理不徹底的難題，磁核絮分處理設備主(zhu)機采(cai)用圓盤(pan)式磁分離器，加(jia)大了污泥形成的微磁絮團與磁分離器的接(jie)觸面積，從而實現了污泥與水的完全(quan)分離。

②該套設備為適應井下使用的需(xu)要，主要部(bu)件(jian)全部(bu)采(cai)用不銹鋼制(zhi)作，其(qi)余部(bu)件(jian)也(ye)(ye)都采(cai)取(qu)了防腐措施，電氣及控(kong)制(zhi)系統也(ye)(ye)都符合井下使用防護要求。

③該水(shui)處理系統無需大容量沉淀池，處理過程簡(jian)單，相(xiang)(xiang)比(bi)傳統水處理技(ji)術(shu)，不受井下巷道條件的限制，相(xiang)(xiang)應占地面積(ji)小、施工(gong)量少(shao)、費用相(xiang)(xiang)對較低。

④系統中超磁(ci)分離(li)機(ji)的磁(ci)盤采(cai)用稀土(tu)永(yong)磁(ci)材料，與電磁(ci)式高(gao)梯(ti)度磁(ci)分離(li)系統(tong)( HCMS)相比，磁力的產生不需電(dian)耗(hao)，同時磁(ci)盤轉速很慢，系統電耗大幅(fu)降(jiang)低。

⑤由于(yu)磁盤采(cai)用稀土釹鐵(tie)硼材料，實現了磁(ci)(ci)盤(pan)表面的高磁(ci)(ci)場(chang)強度(du)(du)和(he)磁(ci)(ci)場(chang)梯度(du)(du)，有利于(yu)捕捉吸附(fu)到廢水(shui)中的微磁(ci)(ci)性懸浮物，提(ti)高了廢水(shui)的(de)出水(shui)指標。

⑥研發出高(gao)濁水體藥(yao)劑攪拌投加自(zi)動反(fan)饋控制裝置，大幅減少了藥劑消耗(hao)量。

二、磁核絮(xu)凝設備工作(zuo)原理

礦井(jing)水(shui)由水(shui)溝流入絮凝(ning)(ning)池(chi)及(ji)混凝(ning)(ning)池(chi)，與投(tou)加的磁核、混凝劑、絮凝(ning)劑充分混合，形成水與磁核(he)絮團的混合流(liu)體，然后流(liu)過磁(ci)盤，磁(ci)盤是由多個(ge)強力稀(xi)土磁(ci)鐵構成的磁(ci)盤并聯而(er)成的打(da)撈分離(li)部件，當流體流經稀(xi)土磁盤片之間的(de)流道時(shi)，流體中所含的(de)磁性懸浮(fu)絮團受(shou)到(dao)強磁場力(li)的(de)作用，吸附在磁盤盤面上，隨(sui)著磁盤的(de)轉動，逐漸從水體中分(fen)離出來。待懸浮(fu)物脫去大部份(fen)水分(fen)運轉到(dao)刮(gua)渣裝置時(shi)，形(xing)成隔磁卸渣帶，由刮(gua)渣刨(bao)刮(gua)入螺旋輸送裝置，產生(sheng)的(de)廢渣自(zi)流進(jin)入回收磁鼓，回收磁核(he)。處理后的廢水從出水口(kou)流出，完(wan)成凈化過程(cheng)。被刮去渣(zha)的磁(ci)盤(pan)又(you)重新(xin)轉 入水體，形成周而復(fu)始的分離(li)凈化水體的全過程(cheng)。

三(san)、主要(yao)特點

①處(chu)理時間(jian)短：傳統(tong)的絮凝沉(chen)降(jiang)工藝是在加藥絮凝后形成大絮團，靠重力(li)沉降(jiang)。磁核分離技(ji)術(shu)因采用稀土(tu)釹鐵硼(peng)，其表(biao)面(mian)產生磁力是(shi)重力的(de)600倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮團(tuan)，實際分離時間僅10多秒，傳統的(de)沉淀完全(quan)無法與其相比。

②用藥量少(shao)：超(chao)磁(ci)分離技術應用于水處理，其投(tou)放磁(ci)核（也稱磁(ci)種）可回收再利用，回(hui)收率大于99%,基本可忽略其產生的運行費用。

③占地少處理量大：整(zheng)套工藝水(shui)力(li)停留時間只有幾分鐘，占(zhan)地(di)只有幾十(shi)平方，且能夠就近(jin)分散(san)布(bu)置(zhi)。與動輒占地上千平方(fang)的傳統處(chu)理方(fang)法(fa)相比，占(zhan)地少(shao)，分離時間短。

④渣泥濃(nong)度高：磁核絮(xu)(xu)凝設(she)備分離(li)懸浮物靠磁力把(ba)絮(xu)(xu)團(tuan)吸(xi)出水面，完全實現渣(zha)與(yu)水的分離，出(chu)泥渣含量(liang)大于70g/L，可不經(jing)濃縮(suo)工藝(yi)直(zhi)接進入脫水設(she)備。經過(guo)壓濾脫水后，含水率(lv)可(ke)小于40%，便于裝卸外運。

四、實際應用效果及(ji)經濟技(ji)術分(fen)析

磁(ci)核絮(xu)凝(ning)水(shui)處理(li)技術(shu)已應用于多個礦山的(de)井下水(shui)處理(li)項目(mu)，它的(de)成(cheng)功(gong)開發應用，不僅解決了(le)清倉(cang)難度(du)大、施工周期長(chang)等問(wen)題(ti)，而且(qie)還解(jie)決了(le)原始(shi)水處理(li)技術分離污水不(bu)徹底等一(yi)系列問(wen)題(ti)。

采用循環磁核的(de)(de)特點，避免了(le)原(yuan)始設備多次(ci)投藥費用花銷問題，一(yi)次(ci)投資終生(sheng)受用。污水井下(xia)處理(li)，清(qing)水排(pai)到地面，大大減少了(le)水泵的(de)(de)維修保養費用及維護人(ren)工成本，也大大降低了(le)對環(huan)境的(de)(de)污染。

按(an)排(pai)水(shui)垂直(zhi)高差(cha)462m，涌水量1萬m3/d測算：

含煤(mei)泥水比重由1.077降到1.002，降低了阻力損失，其噸水百米電耗(hao)由0.511kWh降到0.472kWh，節約電量64.9萬kWh，折合電(dian)費35.7萬元。煤粉懸浮物按(an)300mg/L(0.3kg/m3)計(ji)算，每年(nian)可(ke)回收煤泥1080噸(dun)，折合人民幣30萬元。由于外排水質變(bian)好，減少了對井下主(zhu)排(pai)泵閥、管道的磨損(sun)和浸蝕，每年可減(jian)少維修費用(yong)近百萬(wan)元。避免了清(qing)倉(cang)費(fei)用及清(qing)倉(cang)所需的人(ren)力物力，減輕了工人(ren)的勞動(dong)強度，按每清(qing)倉(cang)一次需人(ren)員14名、工期18天計，節約維修人工費用10萬元。由于水(shui)質改(gai)善，年節(jie)約(yue)排污費50萬元，由于大量清水的(de)循環利用，節(jie)約水資源開采費45萬元。