一直以來，我國煤炭行業(yè)礦井水處理工藝還相對比較落后，近些年經(jīng)過關(guān)停合并后絕大部分煤礦已轉(zhuǎn)為國資所有，很多生產(chǎn)條件較差的礦井也都增設(shè)了污水處理環(huán)節(jié)，但水資源循環(huán)利用率仍相對較低。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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(huán)境造成污染。

我國煤炭行業(yè)礦井水處理普遍采用：井下沉淀 → 提升上井 → 二次處理 → 部分回流 → 大部排放，的工藝技術(shù)。即在礦井下利用廢棄坑道修建大體積水倉，將開采過程中產(chǎn)生的污水導(dǎo)入水倉自然沉淀，上清液用泵抽出地面進行凈化處理，凈化后部分污水回流井下循環(huán)再利用，剩余污水直接排放。

在這個過程中有兩個亟待解決的突出問題。首先，是井下水倉沉積物的清理，也就是所謂的“清倉”，由于井下廢水主要污染成分就是懸浮物，其中以煤粉為主，礦渣為輔，偶見回填物流溢成分，這部分成分會在水倉內(nèi)大量沉積，形成“泥煤”。這些泥煤需要定期清理，其清理過程不僅時間長消耗大，且存在各種安全隱患。其次，礦井水在提升過程中需消耗電能，按照設(shè)計要求，噸水百米電耗一般約為 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(guān)系，因此降低礦井水的密度即可節(jié)約提升能耗，同時，降低礦井水的粉渣含量，也可以有效的緩解對管道、設(shè)備的磨損。

如果能在井下廢水進入水倉前，將廢水中的粉渣分離出來，就能消除（起碼能減少）“清倉”次數(shù)，有利于保障生產(chǎn)的連續(xù)性和安全性和；廢水密度的降低，能夠降低井下廢水升井的噸水百米耗電量；凈化后能夠在井下直接回用，減少升井廢水總量也能節(jié)約耗電；而隨著廢水中粉渣的消除，對流經(jīng)的管道、泵閥、儀表等的磨損大大減輕，可節(jié)約一大筆設(shè)備維護維修費用；并且分離出的“粉渣”也就是“泥煤”，也具有非?？捎^的經(jīng)濟效益。

煤礦井下廢水分離處理有以上諸多好處，那為什么還都要把分離處理工序放到地面呢？其實主要原因是受處理工藝和井下空間限制。傳統(tǒng)的處理工藝要求有數(shù)個龐大的沉淀池，同時還要配備完善的藥劑投加、污泥脫水、運維管理等輔助系統(tǒng)。這些如果是在井下實施，那其設(shè)計、施工、運行、維修都面臨很多問題，其中很多甚至無解。

不過，近年隨著水處理工藝和設(shè)備制造水平的進步，隨著工藝的創(chuàng)新，一種新型設(shè)備的出現(xiàn)，可以解決以上這些問題，勝任這個井下廢水分離處理任務(wù)。這種處理工藝行業(yè)內(nèi)一般稱之為“磁絮凝工藝”或者“超磁分離工藝”，我公司根據(jù)以上工藝原理研發(fā)生產(chǎn)了煤礦井下廢水專用的“磁核絮分（沉）污水處理設(shè)備” ，專門用于解決以上問題。

超磁分離原常用于鋼鐵行業(yè)，近年來由于磁核技術(shù)的引入，開始更多的應(yīng)用于廢水處理行業(yè)，是一套成熟穩(wěn)定的技術(shù)。但由于煤礦井下廢水處水質(zhì)及使用條件的特異性，我公司對其核心設(shè)備進行了重新研發(fā)設(shè)計，開發(fā)出“NSCF-Ⅴ型 磁核絮分（沉）煤礦廢水專用設(shè)備”

一、設(shè)備的適用性研發(fā)

磁核絮分（沉）污水處理設(shè)備主要由PAC制備投加裝置、PAM制備投加裝置、攪拌裝置、超磁分離機、磁分離磁鼓、電氣控制系統(tǒng)和磁種回收裝置組成。占地面積小，設(shè)備用電量小，適合在井下狹小空間安裝使用。

①為了解決普通水處理設(shè)備處理不的難題，磁核絮分處理設(shè)備主機采用圓盤式磁分離器，加大了污泥形成的微磁絮團與磁分離器的接觸面積，從而實現(xiàn)了污泥與水的分離。

②該套設(shè)備為適應(yīng)井下使用的需要，主要部件全部采用不銹鋼制作，其余部件也都采取了防腐措施，電氣及控制系統(tǒng)也都符合井下使用防護要求。

③該水處理系統(tǒng)無需大容量沉淀池，處理過程簡單，相比傳統(tǒng)水處理技術(shù)，不受井下巷道條件的限制，相應(yīng)占地面積小、施工量少、費用相對較低。

④系統(tǒng)中超磁分離機的磁盤采用稀土永磁材料，與電磁式高梯度磁分離系統(tǒng)( HCMS)相比，磁力的產(chǎn)生不需電耗，同時磁盤轉(zhuǎn)速很慢，系統(tǒng)電耗大幅降低。

⑤由于磁盤采用國內(nèi)的稀土釹鐵硼，實現(xiàn)了磁盤表面的高磁場強度和磁場梯度，有利于捕捉吸附到廢水中的微磁性懸浮物，提高了廢水的出水指標。

⑥研發(fā)出高濁水體藥劑攪拌投加自動反饋控制裝置，大幅減少了藥劑消耗量。

二、磁核絮凝設(shè)備工作原理

礦井水由水溝流入絮凝池及混凝池，與投加的磁核、混凝劑、絮凝劑充分混合，形成水與磁核絮團的混合流體，然后流過磁盤，磁盤是由多個強力稀土磁鐵構(gòu)成的磁盤并聯(lián)而成的打撈分離部件，當(dāng)流體流經(jīng)稀土磁盤片之間的流道時，流體中所含的磁性懸浮絮團受到強磁場力的作用，吸附在磁盤盤面上，隨著磁盤的轉(zhuǎn)動，逐漸從水體中分離出來。待懸浮物脫去大部份水分運轉(zhuǎn)到刮渣裝置時，形成隔磁卸渣帶，由刮渣刨刮入螺旋輸送裝置，產(chǎn)生的廢渣自流進入回收磁鼓，回收磁核。處理后的廢水從出水口流出，完成凈化過程。被刮去渣的磁盤又重新轉(zhuǎn) 入水體，形成周而復(fù)始的分離凈化水體的全過程。

三、主要特點

①處理時間短：傳統(tǒng)的絮凝沉降工藝是在加藥絮凝后形成大絮團，靠重力沉降。磁核分離技術(shù)因采用稀土釹鐵硼，其表面產(chǎn)生磁力是重力的600倍以上，能快速地捕捉到微磁性絮團，實際分離時間僅10多秒，傳統(tǒng)的沉淀無法與其相比。

②用藥量少：超磁分離技術(shù)應(yīng)用于水處理，其投放磁核（也稱磁種）可回收再利用，回收率大于99%,基本可忽略其產(chǎn)生的運行費用。

③占地少處理量大：整套工藝水力停留時間只有幾分鐘，占地只有幾十平方，且能夠就近分散布置。與動輒占地上千平方的傳統(tǒng)處理方法相比，占地少，分離時間短。

④渣泥濃度高：磁核絮凝設(shè)備分離懸浮物靠磁力把絮團吸出水面，完全實現(xiàn)渣與水的分離，出泥渣含量大于70g/L，可不經(jīng)濃縮工藝直接進入脫水設(shè)備。經(jīng)過壓濾脫水后，含水率可小于40%，便于裝卸外運。

四、實際應(yīng)用效果及經(jīng)濟技術(shù)分析

磁核絮凝水處理技術(shù)已應(yīng)用于多個礦山的井下水處理項目，它的成功開發(fā)應(yīng)用，不僅解決了清倉難度大、施工周期長等問題，而且還解決了原始水處理技術(shù)分離污水不等一系列問題。

采用循環(huán)磁核的特點，避免了原始設(shè)備多次投藥費用花銷問題，一次投資終生受用。污水井下處理，清水排到地面，大大減少了水泵的維修保養(yǎng)費用及維護人工成本，也大大降低了對環(huán)境的污染。

按排水垂直高差462m，涌水量1萬m3/d測算：

含煤泥水比重由1.077降到1.002，降低了阻力損失，其噸水百米電耗由0.511kWh降到0.472kWh，節(jié)約電量64.9萬kWh，折合電費35.7萬元。煤粉懸浮物按300mg/L(0.3kg/m3)計算，每年可回收煤泥1080噸，折合人民幣30萬元。由于外排水質(zhì)變好，減少了對井下主排泵閥、管道的磨損和浸蝕，每年可減少維修費用近百萬元。避免了清倉費用及清倉所需的人力物力，減輕了工人的勞動強度，按每清倉一次需人員14名、工期18天計，節(jié)約維修人工費用10萬元。由于水質(zhì)改善，年節(jié)約排污費50萬元，由于大量清水的循環(huán)利用，節(jié)約水資源開采費45萬元。