现阶段我国普遍采用井下沉淀、地面处理手段对矿井污水进行处理，井下水仓存在清淤工程量高、运行费用高昂、水泵磨耗严重等问题。综合分析矿井现状，山西某矿采用磁分离水体净化技术，对进入到水仓前的水进行处理，实现清水进水仓。矿井污水处理工程建设分两期进行，其中前期污水处理建设能力为500m3/h。
一、工艺概述
1.1 流程概述
矿井生产污水经过井下巷道排水沟汇聚至进水渠后，通过在进水渠内设置机械格栅，去除水中含有的大块杂质后，水流流入至预沉淀池进行沉淀。在预沉淀池内水中重量较大杂质得以沉积，并通过沉淀池底部污泥泵输送至污泥池内，进而进行压滤脱水。具体磁分离水体净化技术工艺流程，如图1所示。
在预沉池内经过预处后的水体流入到混凝系统中，并添加PAM、PAC、磁种等，使得水体内的悬浮物可以在短时间内絮凝。絮凝后的水经过磁分离机进行固液分离，使得处理后的水体质量满足出水要求。磁分离机分选得到的煤泥进入磁分离筛鼓，在筛鼓高速运转作用下分离磁种与悬浮物，实现磁种循环利用。
1.2 水质处理标准
矿井污水污染物种类以煤、岩粉，部分无机盐以及少量有机物。采用磁分离水体净化技术时进水水质为：ρ(SS)≤1000mg/L，pH值介于6〜9;出水水质除满足《煤炭工业污染物排放标准MGB20426—2006)、《煤矿矿井水分类MGB/T19223—2003)、《地表水环境质量标准MGB3838—2002)中地表水3类标准外，还应满足ρ(SS)≤30mg/L。
1.3 污水处理系统技术参数
采用磁分离技术的污水处理系统一期处理能力按照500m3/h，具体的技术参数，如表1所示。
二、主要构筑物参数及工艺系统
2.1 主要构筑物参数
磁分离水体净化技术使用的主要构筑物参数包括有格栅渠、沉淀池、混凝反应池、中转池以及污泥池等，具体的各个构筑物参数，如表2所示。
2.2 主要水处理系统
混凝系统主要有PAM搅拌、PAC搅拌以及磁种添加设备。PAM、PAC以及磁种3种物质从3个位置分别添加到水体内，最后通过桨叶式搅拌机混合均匀发生絮凝反应;磁分离系统包括有磁分离机、磁分离鼓筛以及磁种投放设备，实现絮凝团分离，磁种回收利用;加药系统主要包括制备箱、计量泵、阀门、搅拌机以及储液箱等，主要用以添加PAM、PAC药剂。
2.3 控制系统
控制系统工作程序包括有PAC、PAM药剂制备与添加、机械格栅杂质去除、预沉池排污泵自动控制、板框压滤机自动控制以及水质自动监控系统等。控制系统内布置一台工控机，可以显示系统内的各个设备运行、水质、水位以及流量等，并参与设备运行。根据水质、液位以及流量等参数对设备的开启、加药量等进行动态调整。控制系统控制方式分为远程集中控制以及现场配电柜控制两种方式。当配电柜出现故障时，操作人员可以采取操控配电柜上按钮实现对设备开、停控制。
三、应用效果
在井底车场靠近中央水泵房位置处布置污水处理站，实现矿井污水的就近处理。现污水处理站已平稳运行接近1.5a。采用的污水处理系统总功率为119kW，运行功率为83kW，包括有PAM、PAC制备及加药系统、预沉淀排泥系统、混凝超磁系统以及压滤脱水系统等。现场安装的仪表、设备包括有液位传感器(GUCS10)、流量计(LCM127)、电磁阀以及在线浊度仪。监控系统监测到的污水处理系统运行状态通过矿井布置的工业环网传输至地面监控中心。
3.1 处理效果
相对于传统采用的重力沉淀污水处理方式，采用磁分离水体净化技术后污染物分离时间从30min以上降低至3min，分离速度显著提升，同时污水分离效果更为明显，水体中悬浮物出去率可以达到90%以上。
磁分离筛鼓分离得到的污泥含泥率高于70g/L，远大于传统重力沉淀得到的污泥含泥量(10g/L)，含水率更低。得到的污泥可以不经浓缩直接压滤，简化了污泥处理流程，降低污水处理费用。现场应用表明，采用的处理能力为500m3/h的磁分离水体净化系统每年可以回收污泥量约5000t。
3.2 运行费用
采用磁分离水体净化技术后，仅仅需要投加常规的PAM、PAC药剂以及磁种，磁种可以实现循环利用，不需要额外投入加快水体内污染物絮凝的药剂。药剂使用量仅为常规处理方法的40%〜50%，大幅降低药剂使用费用，预计每年节省药剂费超过30万元。经过处理后的水可以直接用以井下喷雾降尘、洒水等工作，降低了水泵运行费用。
3.3 维护管理
常规污水处理工艺下，井下水仓容易积聚污泥，需要每隔一段时间对污泥进行清理，存在劳动强度大、工作环境恶劣，不安全因素多等问题。采用磁分离水体净化技术后，流入到水厂内的污泥量显著降低，后期的水仓污泥清理工作量大幅度降低。同时磁分离水体净化技术具有自动化程度高、可靠性强、系统结构简单等优点，不需要对设备组件经常更换，后期维护管理成本低。设备运行1年多以来，除去正常保养外，设备未发生过故障。
四、结语
磁分离水体净化技术相对于传统的污水处理技术大幅度提升了矿井污水处理能力，降低了污水处理投入，提升了水资源利用率。该项技术在矿井应用实践中在污水处理效果、经济性以及可靠性等方面均表现出显著优势，具有一定的推广应用价值。（来源：山西焦煤汾西矿业环保处）