一直以來(lái)，我國(guó)煤炭行業(yè)礦井水處理工藝還相對(duì)比較落后，近些年經(jīng)過(guò)關(guān)停合并后絕大部分煤礦已轉(zhuǎn)為國(guó)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(duì)較低。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止到2018 年，全國(guó)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(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成污染。

我國(guó)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(cāng)，將開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的污水導(dǎo)入水倉(cāng)自然沉淀，上清液用泵抽出地面進(jìn)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(gè)過(guò)程中有兩個(gè)亟待解決的突出問(wèn)題。首先，是井下水倉(cāng)沉積物的清理，也就是所謂的“清倉(cāng)”，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(jiàn)回填物流溢成分，這部分成分會(huì)在水倉(cāng)內(nèi)大量沉積，形成“泥煤”。這些泥煤需要定期清理，其清理過(guò)程不僅時(shí)間長(zhǎng)消耗大，且存在各種安全隱患。其次，礦井水在提升過(guò)程中需消耗電能，按照設(shè)計(jì)要求，噸水百米電耗一般約為 0.50kWh/(t ·hm)， 而實(shí)際運(yùn)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(shí)，降低礦井水的粉渣含量，也可以有效的緩解對(duì)管道、設(shè)備的磨損。

如果能在井下廢水進(jìn)入水倉(cāng)前，將廢水中的粉渣分離出來(lái)，就能消除（起碼能減少）“清倉(cāng)”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(duì)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(hù)維修費(fèi)用；并且分離出的“粉渣”也就是“泥煤”，也具有非常可觀的經(jīng)濟(jì)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(shí)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(gè)龐大的沉淀池，同時(shí)還要配備完善的藥劑投加、污泥脫水、運(yùn)維管理等輔助系統(tǒng)。這些如果是在井下實(shí)施，那其設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、維修都面臨很多問(wèn)題，其中很多甚至無(wú)解。

不過(guò)，近年隨著水處理工藝和設(shè)備制造水平的進(jìn)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(wèn)題，勝任這個(gè)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(wèn)題。

超磁分離原常用于鋼鐵行業(yè)，近年來(lái)由于磁核技術(shù)的引入，開(kāi)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(duì)其核心設(shè)備進(jìn)行了重新研發(fā)設(shè)計(jì)，開(kāi)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)

①為了解決普通水處理設(shè)備處理不徹底的難題，磁核絮分處理設(shè)備主機(jī)采用圓盤式磁分離器，加大了污泥形成的微磁絮團(tuán)與磁分離器的接觸面積，從而實(shí)現(xiàn)了污泥與水的完全分離。

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(hù)要求。

③該水處理系統(tǒng)無(wú)需大容量沉淀池，處理過(guò)程簡(jiǎn)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(fèi)用相對(duì)較低。

④系統(tǒng)中超磁分離機(jī)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(shí)磁盤轉(zhuǎn)速很慢，系統(tǒng)電耗大幅降低。

⑤由于磁盤采用稀土釹鐵硼材料，實(shí)現(xiàn)了磁盤表面的高磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)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(biāo)。

⑥研發(fā)出高濁水體藥劑攪拌投加自動(dòng)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(tuán)的混合流體，然后流過(guò)磁盤，磁盤是由多個(gè)強(qiáng)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(shí)，流體中所含的磁性懸浮絮團(tuán)受到強(qiáng)磁場(chǎng)力的作用，吸附在磁盤盤面上，隨著磁盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸從水體中分離出來(lái)。待懸浮物脫去大部份水分運(yùn)轉(zhuǎn)到刮渣裝置時(shí)，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(jìn)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(guò)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(guò)程。

三、主要特點(diǎn)

①處理時(shí)間短：傳統(tǒng)的絮凝沉降工藝是在加藥絮凝后形成大絮團(tuán)，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(tuán)，實(shí)際分離時(shí)間僅10多秒，傳統(tǒng)的沉淀完全無(wú)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(yùn)行費(fèi)用。

③占地少處理量大：整套工藝水力停留時(shí)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(dòng)輒占地上千平方的傳統(tǒng)處理方法相比，占地少，分離時(shí)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(tuán)吸出水面，完全實(shí)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(jìn)入脫水設(shè)備。經(jīng)過(guò)壓濾脫水后，含水率可小于40%，便于裝卸外運(yùn)。

四、實(shí)際應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

磁核絮凝水處理技術(shù)已應(yīng)用于多個(gè)礦山的井下水處理項(xiàng)目，它的成功開(kāi)發(fā)應(yīng)用，不僅解決了清倉(cāng)難度大、施工周期長(zhǎng)等問(wèn)題，而且還解決了原始水處理技術(shù)分離污水不徹底等一系列問(wèn)題。

采用循環(huán)磁核的特點(diǎn)，避免了原始設(shè)備多次投藥費(fèi)用花銷問(wèn)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(fèi)用及維護(hù)人工成本，也大大降低了對(duì)環(huán)境的污染。

按排水垂直高差462m，涌水量1萬(wàn)m3/d測(cè)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(wàn)kWh，折合電費(fèi)35.7萬(wàn)元。煤粉懸浮物按300mg/L(0.3kg/m3)計(jì)算，每年可回收煤泥1080噸，折合人民幣30萬(wàn)元。由于外排水質(zhì)變好，減少了對(duì)井下主排泵閥、管道的磨損和浸蝕，每年可減少維修費(fèi)用近百萬(wàn)元。避免了清倉(cāng)費(fèi)用及清倉(cāng)所需的人力物力，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，按每清倉(cāng)一次需人員14名、工期18天計(jì)，節(jié)約維修人工費(fèi)用10萬(wàn)元。由于水質(zhì)改善，年節(jié)約排污費(fèi)50萬(wàn)元，由于大量清水的循環(huán)利用，節(jié)約水資源開(kāi)采費(fèi)45萬(wàn)元。