礦井超磁分離凈化污水處理技術(shù)的研究與應(yīng)用

張 弘

(西山煤電集團新產(chǎn)業(yè)有限公司，山西 太原 030053)

礦井水分為兩部分，一是頂板巖隙涌水，此部分水體水質(zhì)較好；二是設(shè)備清洗、巷道除塵等使用后的污水，此部分水體水質(zhì)較差，含有廢油油脂、土體等其他雜物[1-3]。井下污水排入水倉后，給水倉清挖造成極大困難，同時對水倉的蓄水能力及水倉抽水水泵效率造成極大影響，因此，需要對礦井污水進行凈化處理。

1 井下水處理方案設(shè)計

井下清水和污水在井下水溝混合后，不僅清水會被污染，同時使井下污水處理量增加，增大了工作量。因此，井下需要對污水和清水進行分離，將清水抽至地面，為生產(chǎn)生活提供用水，同時，對井下污水作進一步凈化處理[4]。本文提出的礦井水利用方案，如圖1所示。

圖1 礦井水綜合利用方案

2 礦井水分離技術(shù)

針對西山煤電屯蘭礦井下水體分析，對清水及污水來源進行分析，并提出分離方案。

2.1 清水來源

井下清水基本上都來自巷道內(nèi)的鉆孔，對井下鉆孔數(shù)量及出水量進行統(tǒng)計，如表1所示。

表1 井下清水來源

以上共有9個出水鉆孔，總出水量約為273 m3/h，平均水壓約為1.9 MPa。

2.2 污水來源

井下污水來源主要有兩處，分別為：

1) 一采區(qū)的污水經(jīng)排水管路由南回進入到大巷的水溝。

2) 采區(qū)的污水經(jīng)軌道巷和疏水巷進入到大巷的水溝內(nèi)。

上述兩處污水共約580 m3/h。

2.3 清、污水分離方案

通過對井下清、污水來源及排水途徑進行分析，提出井下清、污水分離方案：

1) 從輔一大巷三聯(lián)巷的鉆孔出水點開始，由大巷→輔一、二的三聯(lián)巷→輔二巷→輔一大巷外段的水溝管路將9個出水點的清水進行集中，之后，通過輔一巷道內(nèi)的四聯(lián)巷水溝進行排放，在2號水層處用水泥垛子堵住。這樣將清水全部匯集至2號水倉。

2) 在輔一巷道內(nèi)三聯(lián)巷北約10 m處，用水泥垛子堵住，確保輔一大巷的污水經(jīng)三聯(lián)巷全部進入至輔二大巷的水溝，與原輔二大巷水溝內(nèi)的污水全部進入凈化水硐室，經(jīng)沉淀處理后進入至井下的1號水倉。

3 超磁凈水技術(shù)

井下水處理站主要是減少水中的懸浮物，提高井下排水泵的排水能力，減小設(shè)備磨損等，傳統(tǒng)的沉淀處理會占用井下本就狹窄的空間，且處理效率低。通過大量研究，選用超磁凈化水處理設(shè)備對井下污水進行處理，具有設(shè)備所占空間小、操作簡單、處理效果較好等優(yōu)點[5-6]。

3.1 超磁凈化污水工藝流程

本文研究設(shè)計的超磁凈化污水工藝流程為：

1) 污水初步處理

井下匯集的污水在排水溝內(nèi)經(jīng)人工格柵，對污水中的大顆粒進行過濾，經(jīng)初步過濾后的水經(jīng)自流再進入沉淀池。沉淀池經(jīng)一段時間運營后由于泥沙較多，定期采用排砂泵進行排砂。

2) 投加特選的磁種

經(jīng)沉淀過濾后的水自流進入超磁分析系統(tǒng)，之后，向混凝反應(yīng)器中加入特選磁種，進行混合反應(yīng)。

3) 微磁絮凝

將含有磁性物質(zhì)的處理水體，在助凝劑與混凝劑的混合作用下，使非磁性物與磁種進行結(jié)合，變成微磁絮團，此過程需要3 min左右。

4) 快速分離

混凝反應(yīng)后的水體，進入到超磁分離設(shè)備；之后，在高磁場的作用下，微磁絮團轉(zhuǎn)動浮至水面，此時對其進行打撈，進一步凈化水體。此過程后的水體進入至1號水倉。

5) 磁種回收

用磁盤將微磁絮團中的非磁性污泥與磁種進行分離，實現(xiàn)磁種回收。污泥最終進入污泥池，污泥池中的污泥經(jīng)過壓濾機的脫水處理后，再排至前述沉淀池進行處理。

6) 回收磁種計量投加

前述步驟中回收的磁種經(jīng)加入一定量的清水，均勻攪拌后再次投加至混凝器中，循環(huán)使用，降低生產(chǎn)成本。

7) 污泥壓濾系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要為一臺板框式壓濾機，使用污泥泵將污泥池及沉淀池中的污泥經(jīng)壓濾機壓縮處理，將壓出的水經(jīng)接水槽及管路排走，壓縮而成泥餅，落在壓縮機下方的皮帶機上，經(jīng)皮帶輸送至地面。

4 地面水處理技術(shù)

井下處理后的水及井下清水到地面后，為使其能達到生產(chǎn)及生活用水標準，進一步采用澄清、過濾及消毒等綜合措施進行進一步處理。其處理技術(shù)流程為：

井下水進入地面后，首先，將其排入地面預(yù)沉調(diào)節(jié)池，使部分煤泥等得以沉淀，初步處理后的水排入高效澄清池，并在泵前、泵后分別加入混凝劑和絮凝劑，經(jīng)反應(yīng)沉淀并澄清后，將水排入多介質(zhì)過濾池，并在池中加入濾料進一步去除水中雜質(zhì)，使水體達到各種排放標準。調(diào)節(jié)池中的煤泥水提升至煤泥水池。煤泥水經(jīng)過電動排泥閥通過重力排泥，將煤泥渣漿運送至選煤廠進一步統(tǒng)一處理。

通過上述各種技術(shù)措施，西山煤電屯蘭礦對井下污水進行處理，降低了水倉的積淤程度，增強了水倉的蓄水能力，礦井的排水水泵效率明顯提高，故障率降低，同時，井下工人的作業(yè)環(huán)境得到改善，保障了生產(chǎn)生活及生態(tài)環(huán)境的安全。

5 結(jié)語

通過對西山煤電屯蘭礦的井下水進行分析，研究提出了相應(yīng)的清水、污水分離工藝。井下污水處理站實驗采用超磁分離凈化技術(shù)，大大提高了井下污水的處理能力及效率，減小了水倉的積淤程度，提高了水倉的蓄水能力，保障了礦井安全，實現(xiàn)了礦井水的綜合利用。