[发明专利]一种适用于矿井水井下处理的磁分离方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于污水处理再生利用方法及装置技术领域，具体涉及一种适用于矿井水井下处理的磁分离方法及装置。

背景技术

矿井水是指在矿井开采过程中，从各种来源流入矿井的水。这种水在地下水与煤层、岩层接触，加上人类活动的影响，已发生了一系列的物理、化学和生化反应，因而该水水质具有显著的煤炭行业特征：悬浮物浓度高，颗粒细小难于沉淀，且含有废机油、乳化油等有机污染物。因此，矿井水的排放不仅污染环境，而且造成了有限水资源和煤粉的大量浪费，提高矿井水的利用率对于煤炭行业发展和环境保护具有双重意义。尤其是其中悬浮物的去除在矿井水处理工艺中几乎成为必不可少的重要阶段。

矿井水中的悬浮物质多为有机物（煤粉）和无机物（岩粉）的复合体，因而去除了煤粉就相当于降低了化学需氧量（COD_cr），这样才能达到排放或回用标准。而矿井水中悬浮物一般具有含量高、粒径小、沉降速度慢等特点，如果采用常规混凝方式的话，絮体形成困难，混凝沉淀效果差。

目前，矿井水的处理一般采取的是将水从地下抽至地面后再采用常规的沉淀技术进行处理。这种处理方式不仅会因矿井水的提升要消耗大量的能量，还由于矿井水与普通地表水的水质特性差异很大，具有含量高、粒径小、沉降速度慢等特点，因此所需沉淀池较多，占地面积大，药剂投加量多，成本也高。

中国专利CN100415658（2005年）公开了一种矿井水深度净化的方法及装置，该方法仍然是将水抽至井上进行处理，其主要装置包括絮凝-微滤拦截（CMF）及纳滤（NF）等。由于其絮凝后采用膜分离处理技术，并要求处理后的矿井水作为饮用水使用，很显然，该方法的处理量小，其运行能耗和投资成本均较高。

为了解决将水抽至矿井上后进行处理的能耗高，占地面积大，动力设备和管道投资大，维护费用高以及悬浮物、铁锰等污染物对设备造成的腐蚀问题，中国专利CN101177324（2006年）公开了一种矿井水井下处理系统，其处理系统采用斜板沉淀方式、二级过滤器、阻垢器和反冲洗装置，其中一级过滤器还为精过滤器。该处理系统不仅工艺流程长，斜板沉淀仍然需要修建表面积较大的沉淀池，这对布置于井下来说，较为困难，且当其应用于井下时其操作较复杂，运行费用较高（因斜板需定期清洗、过滤器也需不断进行反冲洗）、矿建投资也高。

中国专利CN 101712516（2009年）公开了一种煤矿矿井水深度处理装置及方法，该方法是通过两级过滤单元后再经纳滤深度处理。由于该方法应用了纳米滤膜分离技术，因而处理量小，仅能用于少数对水质要求高的场合，而如果处理大量矿井水时，无疑其处理成本高，运费费用高，处理周期长，导致其应用受到限制。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题，尤其是传统沉淀技术的不足，首先提供一种占地面积小、投资费用和运用费用低并适用于矿井水井下处理的磁分离方法。

本发明另一目的是提供一种根据上述方法而设计的适用于矿井水井下处理的磁分离装置。

本发明提供的适用于矿井水井下处理的磁分离方法，该方法的工艺步骤和条件如下：

（1）先将矿井下直接通过沟渠或管道输送来的矿井水中大颗粒杂质和漂浮物除去，然后以矿井水的体积流量分别按500~2000 g/m³和20~40 g/m³加入磁种和混凝剂，并于转速200-250转/分下搅拌1~2分钟，再以矿井水的体积流量按0.5~1.5 g/m³加入助凝剂，并于转速20~50转/分下搅拌1~2分钟，其后再于转速10~20转/分下搅拌3~5分钟；  

（2）将经磁絮凝处理后的水输送至沉淀池并依靠絮体自重进行自然沉淀后，上层的清水达标排放或者回用，而沉淀下来的磁性污泥，先将其打散，然后将磁种分离进行循环使用，剩余的非磁性污泥脱水至含水率＜60%后输送至井上。

以上方法所用的磁种优选四氧化三铁或三氧化二铁，且优选密度为4~4.5g/cm³、粒径为44~350μm。更优选四氧化三铁。

以上方法所用的混凝剂为碱式氯化铝或者三氯化铁，优选碱式氯化铝；助凝剂为阴离子聚丙酰胺、阳离子聚丙酰胺或非离子聚丙酰胺中的任一种，优选阴离子聚丙烯酰胺。

本发明提供的根据上述方法而设计的适用于矿井水井下处理的磁分离装置，该装置包括依次连接的预处理机构、磁絮凝机构、磁沉淀机构、磁分离机构和污泥处理机构，其中

预处理机构为一格栅，安装在本装置的进水口；