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超磁分离技术在矿井水处理中的应用
更新时间:2017-02-22 来源:《给水排水》 作者:刘艳辉,陈明阔,刘媛,张泽民,张珂,胡先霞,郭文清,张源野,谢芳,陈曦,薛春雷,杨虹,李奇斌

摘要:以常规含悬浮物的矿井水为研究对象,在对比分析超磁分离技术与传统工艺的基础上,通过对超磁分离处理站的实际运行情况调研,总结了超磁分离净化技术处理矿井水的设计关键问题。

我国以悬浮物为主要去除对象的矿井水处理技术起始于20世纪70年代末,目前,常规的净化处理技术主要是混凝、沉淀、过滤,均采用重力沉降原理对水体的悬浮物进行分离。其主要缺点是占地面积大,水力停留时间较长,由于底泥(煤泥)含水率高、体积大,因此对净化池容积的要求高。超磁分离水处理技术是目前应用于矿井水处理的一种新工艺,其具有占地面积小,出水水质好,泥水分离速度快等诸多优点,在矿井水处理方面具有广阔的前景。基于磁分离技术的诸多优点,本文从理论上深度剖析磁分离技术去除悬浮物的原理,在实地调研磁分离水处理技术在水处理领域中应用现状的基础上,总结磁分离水处理技术的优缺点和适用条件,以便为矿井水处理站的设计提供充分的技术指导及依据。

1 超磁分离净化工艺处理矿井水的流程及案例

1.1 工艺原理

矿井水首先经格栅去除水中粒径较大的悬浮物后进入预沉调节池,水中大颗粒及密度较大的物质在预沉池中沉淀下来。预沉池设有污泥泵,定期将其底部泥斗中沉淀的污泥排入污泥池,再由污泥泵送至压滤机脱水,脱水后的干泥制成泥饼外运。预沉后出水进入超磁分离混凝系统,此混凝系统通过投加磁种(稀土永磁体)和混凝剂、助凝剂(PAC、PAM),使悬浮物在较短时间内形成以磁种为载体的“微絮团”。最后经过混凝之后的水进入超磁分离机通过磁吸附进行固液分离,去除水中的悬浮物,使出水水质达到设计出水指标。

超磁分离系统的工作原理为:超磁分离机采用了稀土永磁强磁性材料,通过聚磁技术,其磁盘可产生大于重力640倍的磁力,瞬间(<0.1s)能吸住弱磁性物质,平行磁盘间水的过流速度可达到300~1000m/h,实现微磁絮团与水的快速分离,水流经过整个超磁分离机的时间<30s,实际经过磁盘的时间<15s。超磁分离机分离出的煤泥,由超磁分离机的卸渣装置刮下进入磁分离磁鼓,在磁鼓的高速分散区将磁种和非磁性悬浮物分散,由磁鼓对磁种进行吸附回收,再经脱磁处理后磁种由泵打入前端的混凝系统,进入下一次循环使用;而煤泥则排入污泥中转池,再由污泥中转泵输送至污泥池中,污泥通过污泥泵进入厢式压滤机脱水后制成泥饼外运[1]。

1.2 应用案例(见表1)

2 超磁分离净化工艺与传统工艺的对比

将以超磁分离技术为核心的井下预沉、地面“混合+絮凝+磁分离+过滤+消毒”工艺与传统的井下预沉、地面“混合+絮凝+沉淀(迷宫斜板)+过滤+消毒”工艺进行对比:①前者的微磁絮凝作用比普通絮凝所需时间短2/3,因为超磁力是重力的数百倍,超磁分离水处理技术的处理速度较后者快,水力停留时间与后者的约30min相比大幅缩短至8min,工程占地面积大大缩小;②前者的核心单元是利用稀土永磁材料的高强磁能积,对废水中悬浮微粒赋予磁性,絮凝后被高强磁场力吸附从而实现固液分离,而后者的核心单元迷宫斜板沉淀池中含颗粒的水流入斜板区后,由于翼片的作用,水流被分为平流、紊动涡流和环流,在涡流区中的颗粒随着涡流被输送到下游翼片附近,涡流与该叶片顶部发生碰撞,部分颗粒进入迷宫内,随宫内环流,沿着斜板滑落到池底,从而依靠重力作用进行固液分离,达到水质净化目的;③为了防止粘附于斜板,后者要求进水含油量不能太高,而进水含油量对于前者则无影响,因此超磁分离工艺出水水质更加稳定,便于维护;而传统工艺因长期运行后排泥系统容易堵塞,出水水质不稳定;④前者的排放污泥的含水率较后者低,无需后续设置污泥浓缩池,进一步节省了基建费用。

以处理规模为600m3/h的矿井水处理站为例,对超磁分离净化工艺与传统混凝沉淀技术(以迷宫斜板为例)进行经济指标对比,结果见表2、表3。综上所述,与传统工艺相比,超磁分离技术停留时间短、药剂添加量少、剩余污泥含水率低、占地面积小、初期土建工程投资较小,虽设备投资较高,但总投资较低且后期运行维护费用低。

版权、出处:《给水排水》

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