燕 婧

（山西霍寶干河煤礦有限公司污水處理站，山西 霍州 031400 ）

1 工程概況

山西霍寶干河煤礦隸屬于山西焦煤集團，位于山西省臨汾市洪洞縣趙城鎮(zhèn)，設計產能180 萬t/a。該煤礦采用立井開拓，井筒數(shù)量3 個，開采水平+80 m，當前主要開采1#、2#煤層。開采工藝為綜采，低瓦斯礦井，水文地質條件復雜，具有自燃傾向性。近年來，該礦井井下涌水量逐年增加，井下涌水與開采過程的生產用水匯集形成礦井水，水質較差，必須進行處理。

該礦礦井水處理一期工程設計規(guī)模2000 m3/d，采用預沉、澄清、過濾、消毒處理工藝，處理后礦井水回用于井下抑塵、消防以及工業(yè)廣場輔助設施用水等。然而，隨著礦井巷道延伸，井下疏干排水中懸浮物（SS）濃度越來越高。目前，干河煤礦井下排水量約8000 m3/d，SS 濃度400～800 mg/L，最高達1200 mg/L。由于礦井水處理設施進水SS 濃度大大高于設計值[1-6]，現(xiàn)有處理能力不能滿足礦井安全生產需要，若保證礦井處理設施出水水質，礦井水處理系統(tǒng)需要升級、擴容改造。因此對于干河煤礦礦井水處理二期工程，設計建設14 400 m3/d 超磁分離處理設施及其配套煤泥水壓濾系統(tǒng)，采用超磁分離技術來對礦井水進行凈化處理。

2 超磁分離處理技術設計特點

2.1 工作原理

超磁分離處理系統(tǒng)是在原礦井水中投加磁種，使非磁性懸浮物（SS）在混凝劑和助凝劑作用下與磁種結合。通過分析水質情況，調整投加磁種、混凝劑、助凝劑量參數(shù)，總體來講微磁絮凝時間是普通絮凝時間的1/4～1/3。從絮凝裝置流出并經過微磁絮凝的礦井水自流入超磁分離機，通過聚磁技術，實現(xiàn)微磁絮團與水快速分離，分離時間小于12 s。

2.2 技術特點

超磁分離水處理技術的特點如下：

（1）處理時間短，處理量大。超磁分離水處理技術工藝礦井水處理效率高、工藝流程短，總處理時間長2～3 min，可滿足大流量煤炭生產礦井疏干排水處理需求。

（2）設備工作地小，出水穩(wěn)定。超磁分離處理設備對比之前的處理工藝來講，占地面積為以往的1/8，占地面積??；同時因磁種作為絮體“凝結核”易脫穩(wěn)，在超強磁場作用下，磁盤可瞬間吸住弱磁性物質，絮體熟化以利于后續(xù)沉淀，因而，出水水質穩(wěn)定。

（3）排泥濃度高。磁盤直接強磁吸附污泥，污泥含泥率大于70 000 mg/L，含水率小于93%。

（4）設備運行費用低。處理過程采用超磁絮凝技術，處理過程投加藥量較小，磁種循環(huán)利用率高，設備整體運行費用較低。

（5）設備維護方便。超磁分離處理設備工作期間無須反沖洗，實現(xiàn)全自動化作業(yè)，設備運行穩(wěn)定可靠。

3 礦井水處理二期工程設計

3.1 設計優(yōu)化分析

干河煤礦礦井水處理二期工程，對礦井水處理設計進行了優(yōu)化。項目新建14 400 m3/d 礦井水處理及其配套煤泥水處理系統(tǒng)，在工藝當中，將現(xiàn)有調節(jié)池原水吸水井中水提升至超磁分離系統(tǒng)，泵前后投加混凝劑PAC 與助凝劑PAM，超磁分離系統(tǒng)出水入現(xiàn)有重力無閥過濾池，出水經消毒后，自流入清水池回用。

超磁分離系統(tǒng)排泥自流入新增污泥池，再經提升新增板框壓濾機壓濾，壓濾泥餅裝車外運。重力無閥過濾池反沖洗排水、板框壓濾機排水等自流入現(xiàn)有集水池，再返回處理系統(tǒng)處理。干河煤礦礦井水處理工藝優(yōu)化設計如圖1。

圖1 干河煤礦礦井水處理工藝優(yōu)化設計圖

3.2 處理工藝分析

礦井水原水在預沉調節(jié)池中停留，調節(jié)水質水量，在停留過程中，水中的懸浮物得到初步沉降，煤泥沉于池底。通過池中設置的行車式刮泥機將煤泥刮到泥斗中，再通過排泥泵打到污泥池。通過提升泵進入到混凝反應裝置當中，依次通過裝置投加PAC、PAM、磁粉等，從而形成微絮團，進入超磁分離系統(tǒng)進行固液分離。通過超磁分離系統(tǒng)后，“微絮團”被快速吸附打撈后進行回收利用。超磁分離技術的處理工藝示意圖如圖2。

圖2 超磁分離技術的處理工藝示意圖

磁性污泥從超磁分離裝置分離出來后，進入到處理系統(tǒng)內的磁分離磁鼓機處，通過磁分離磁鼓機的高速分散裝置實現(xiàn)對磁種的回收循環(huán)利用；剩下而排出的非磁性污泥與預沉調節(jié)池排入的大顆粒污泥匯入污泥濃縮池，由渣漿泵輸送到污泥壓濾系統(tǒng)進行煤泥壓濾，壓濾后的泥餅裝車外運。

3.3 出水水質

出水水質情況：懸浮物（SS）10 mg/L，化學需氧量（CODCr）50 mg/L，生化需氧量（BOD5）10 mg/L，氨氮5 mg/L。

3.4 運行成本

干河煤礦礦井水處理二期工程運行成本為電費、藥劑費、人工費、修理費、折舊費等，單位成本0.477 元/m3，運行總成本250.7 萬元/a，較傳統(tǒng)絮凝、沉淀污水處理工藝，運行成本大為降低（見表1）。

表1 干河煤礦礦井水處理成本分析

3.5 處理效果分析

干河煤礦礦井水處理二期工程的實施，有效降低了污水當中COD、SS、Fe 等含量，礦井水污染物排放量減少了95%，降低了煤炭生產礦井疏干排水的排污費，改善了礦區(qū)及其周圍居民生活環(huán)境，同時該礦礦井水成本低至0.680 元/t，有效提高了煤炭生產企業(yè)經濟效益、社會效益、環(huán)境效益，對于促進礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展、社會穩(wěn)定起到了積極作用。

4 結語

當前國家和地方各級人民政府深入貫徹落實“水污染防治行動計劃”，強化水環(huán)境管理，推行“河長制”，持續(xù)加大水污染治理力度，消除城鎮(zhèn)建成區(qū)劣V 類水體，切實改善河流湖庫水質，工業(yè)企業(yè)和城鄉(xiāng)生活污廢水處理設施亟待升級改造。超磁分離處理作為污水處理中一項新工藝、新技術，該技術在干河煤礦礦井水二期處理工程中的成功應用為超磁分離處理技術的推廣應用起到了示范效果。