CN113233688A

CN113233688A - 处理矿井水的方法

Info

Publication number: CN113233688A
Application number: CN202110476491.7A
Authority: CN
Inventors: 章丽萍; 吴胜念; 焦晓菲; 吴二勇; 冯东阳; 姚瑞涵; 郭湘帅; 刘金辰
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2021-08-10

Abstract

本申请公开了一种处理矿井水的方法，属于矿井水处理技术领域。该处理矿井水的方法包括：步骤S1：向待处理的矿井水中投加混凝剂并反应5‑30分钟，使得待处理的矿井水中的胶体脱稳并形成矾花；步骤S2：向步骤S1处理的矿井水中投加助凝剂和磁粉并反应5‑30分钟，形成以磁粉为核心的磁性絮团；步骤S3：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S2获得的磁性絮团与水分离；步骤S4：使得步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来；步骤S5：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S4处理后的磁粉与污泥分离。本申请的处理方法能够显著地提高矿井水中的悬浮物的去除效率，大大减少处理工程占地面积。

Description

处理矿井水的方法

技术领域

本发明涉及矿井水处理领域，特别涉及一种处理矿井水的方法。

背景技术

矿山开采、磨浮选矿等工业生产过程会产生大量高浊度难沉降的废水。这种废水含有大量细小的颗粒物，由于颗粒物粒径小、胶体颗粒带负电形成了稳定体系，而且颗粒物的浓度高，所以通过常规的混凝沉淀过程很难达到处理的目标。随着煤炭的大型机械化开采比率越来越高，煤粉、有机物、乳化油等形成了“水-固-有机物”多组份超稳体系矿井水，该矿井水中矿物油的含量一般为 5-40mg/L，存在难处理和难资源化的问题。为此，需要提供有效处理该矿井水的方案。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种处理矿井水的方法。该处理矿井水的方法可显著提高矿井水中悬浮物的去除效率，减少化学药剂的使用，并大大减少了处理工程的占地面积。

根据公开的一个方面，提供了一种处理矿井水的方法，包括：步骤S1：向待处理的矿井水中投加混凝剂并反应5-30分钟，使得待处理的矿井水中的胶体脱稳并形成矾花；步骤S2：向步骤S1处理的矿井水中投加助凝剂和磁粉并反应 5-30分钟，形成以磁粉为核心的磁性絮团；步骤S3：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S2获得的磁性絮团与水分离；步骤S4：使得步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来；步骤S5：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S4处理后的磁粉与污泥分离。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。其中：

图1示出了根据本公开的实施例的处理矿井水的方法；

图2示出了根据本公开的实施例的矿井水处理装置的结构示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的矿井水处理装置的另一结构示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的超磁分离机；

图5示出了根据本公开的实施例的高速剪切机；

图6示出了根据本公开的实施例的超磁回收机；

图7示出了图6中的部分A的放大图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。

在本公开的实施例中，可以使用自然沉降法、过滤法和化学混凝法处理高浊难沉降的矿井水。在自然沉降法处理高浊难沉降的矿井水的过程中，由于颗粒粒径过小，所需的沉降时间过长，导致沉淀池面积过大且处理效率不高。在滤池过滤法处理高浊难沉降矿井水的过程中，极易堵塞滤料层，使得过滤周期短，反冲洗频率高，无法满足实际工程连续生产的需求。在混凝沉淀法处理高浊难沉降的矿井水的过程中，药剂用量较大，处理效率较低，处理成本较高，残留过多的药剂易导致水体的二次污染等问题。

在本公开的实施例中，可以使用磁絮凝技术来处理高浊难沉降的矿井水，该技术由混凝技术与磁分离技术有机结合。在磁絮凝技术处理矿井水的过程中，通过投加磁粉使水中污染物在絮凝过程中将磁粉包裹在形成的絮团中而获得或增强磁性，增加了絮团的重力，有利于重力沉降过程，加快沉降速度和减少沉淀池的占地面积，同时通过磁回收装置，可将磁粉进行回收再利用。在该过程中，所使用的磁分离机和磁回收机的磁场强度均小于0.3特斯拉(T)，该磁分离机和磁回收机提供的磁场范围小于5mm。

在本公开的实施例中，还公开了一种使用超磁分离机和超磁回收机的技术来处理高浊难沉降的矿井水。具体地，本公开的实施例提供了一种处理矿井水的方法，包括：步骤S1：向待处理的矿井水中投加混凝剂并反应5-30分钟，使得待处理的矿井水中的胶体脱稳并形成矾花；步骤S2：向步骤S1处理的矿井水中投加助凝剂和磁粉并反应5-30分钟，形成以磁粉为核心的磁性絮团；步骤S3：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S2获得的磁性絮团与水分离；步骤S4：使得步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来；步骤S5：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S4处理后的磁粉与污泥分离。本公开的处理矿井水的方法使用0.5特斯拉以上的磁场强度，并能提供1000倍重力的泥水超磁分离强度，从而可以省去沉淀池，实现了高达99％以上的磁回收率。而且，本公开的处理矿井水的方法能够减少药剂使用量20％左右，悬浮物去除效率可达到93％以上，出水浊度可达10NTU(散射浊度单位)以下。

在实施例中，所述步骤S1中的反应是在pH值为6-9(优选地7-8)且较高的转速的条件下进行的。所述较高的转速为100-200转/分钟，优选地120-180 转/分钟，更优选地150转/分钟，以实现胶体脱稳。控制pH值有助于实现最佳的混凝效果。在实施例中，所述步骤S1中的反应进行5-20分钟(优选地10分钟)。

在实施例中，所述步骤S2中的反应是在较慢的转速下进行的，以避免破坏形成的磁性絮团。所述较慢的转速为30-80转/分钟，优选地40-70转/分钟，更优选地60转/分钟。在实施例中，所述步骤S2中的反应进行5-20分钟(优选地 10分钟)。

在实施例中，所述处理矿井水的方法使用改性磁粉。在实施例中，所述改性磁粉是通过如下步骤获得的：对四氧化三铁磁粉进行过筛并筛选出200-400 (优选地300)目的四氧化三铁磁粉；向筛选出的四氧化三铁磁粉中加入分散剂和偶联剂，并于30-80℃(优选地40-60℃，更优选地50℃)恒温条件下搅拌2-10 小时(优选地4-8小时，更优选地5小时)，冷却后分离并干燥(例如在80-120℃ 下干燥12-36小时)，然后使用脂肪酸对干燥后的物料进行处理，得到改性磁粉。

在实施例中，偶联剂包括亲无机基团和亲有机基团，亲无机基团能够与四氧化三铁磁粉结合，亲有机基团能够与脂肪酸结合。四氧化三铁磁粉和脂肪酸可以通过偶联剂的作用形成疏水亲油性薄膜。如此，所述改性磁粉的表面覆盖有一层疏水亲油性薄膜。具有疏水亲油性薄膜的改性磁粉可以与油污和悬浮物结合更充分，更有利于对油类物质的吸附，从而有效地去除矿井水中的油类物质。

在实施例中，使用脂肪酸对干燥后的物料进行处理的过程包括以下步骤：将干燥后的物料加入到乙醇-水的混合溶液中，并超声处理1-2小时(优选地1.5 小时)；将脂肪酸加入到超声处理后的溶液中，并在搅拌的条件下于40-80℃(优选地50-60℃)的恒温条件下反应4-12小时(优选地5-10小时，更优选地5-6 小时)；对反应后的物料进行过滤并保留沉淀物，使用乙醇洗涤所述沉淀物，于80-120℃(优选地100℃)下干燥1-4小时(优选地2-3小时)得到所述改性磁粉。

在实施例中，分散剂包括水或乙醇。在实施例中，偶联剂用于降低磁粉的沉降速度，防止磁粉微粒聚集。在一示例中，偶联剂包括硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的任一种或它们的任意组合。在实施例中，脂肪酸包括油酸、硬脂酸、亚油酸和亚麻酸中的任一种或它们的任意组合。

在实施例中，如图2-3所示，提供了一种矿井水处理装置100。矿井水处理装置100包括原水箱10、储存箱组20、混合池30、磁絮凝池40、超磁分离机 50、高速剪切机60和超磁回收机70。在一示例中，原水箱10储存待处理的矿井水，并调节待处理的矿井水的水量和水质。在一示例中，储存器组20包括助凝剂储存箱21、混凝剂储存箱22和磁粉储存箱23。助凝剂储存箱21储存助凝剂用于提高混凝效果。混凝剂储存箱22储存混凝剂用于发生混凝反应。磁粉储存箱23储存磁粉以增加污泥颗粒的重量。在一示例中，混合池30与原水箱10和混凝剂储存箱22中的每一个连通，用以原水箱10中的待处理的矿井水和混凝剂储存箱22中的混凝剂的快速接触反应，使胶体脱稳，形成包裹细小的矾花。在一示例中，磁絮凝池40与助凝剂储存箱21、磁粉储存箱23和混合池30中的每一个连通，用以助凝剂储存箱21中的助凝剂、磁粉储存箱23中的磁粉和混合池30反应后的矿井水进行吸附电中和及吸附架桥反应，并将磁粉包裹形成以磁粉为核心的磁性絮团。在一示例中，超磁分离机50与磁絮凝池40连通，利用0.5特斯拉以上的磁场强度将来自磁絮凝池40的磁性絮团从水中分离。通过形成絮团可以大幅度地增加污泥的重力，有利于污泥的去除。在一示例中，高速剪切机60与超磁分离机50连通，用以将来自超磁分离机50的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从所述磁性絮团内分离出来，以利于磁粉的回收利用。在一示例中，超磁回收机70与高速剪切机60连通，并利用0.5特斯拉以上的磁场强度将来自高速剪切机60的破碎后的磁粉和污泥分离开。超磁回收机70由于磁场强度高，并且有效磁场强度达10mm以上，所以能够提供99％以上的磁回收率。

如图2和图4所示，超磁分离机50包括第一箱体51、分离机进水口52、全磁磁鼓53、第一刮板54、第一挡板55、出料斗56、分离机出水口57和弧形水道58。在一示例中，第一箱体51包括位于其内部的第一腔室511。在一示例中，分离机进水口52位于第一箱体的第一侧壁512上并与磁絮凝池40连通，以允许磁絮凝池40反应后的矿井水进入超磁分离机50。在一示例中，超磁分离机50在分离机进水口52处设有隔板，以降低水流速度，增加水力停留时间，保证全磁磁鼓高效分离磁性絮团。在一示例中，全磁磁鼓53位于第一腔室511 内，其磁场满布(即，以360度进行布置)，具有0.5特斯拉以上的磁场强度。例如，全磁磁鼓53由90％的磁粉、9％的氯化聚乙烯和1％增塑剂组成。磁粉、氯化聚乙烯与增塑剂进行充分的机械搅拌、掺杂混合及混炼过程后制成全磁磁鼓。在一示例中，所述磁粉包括63-68％的铁元素和32-37％的稀土元素。例如，含有所述铁元素的物料是三氧化二铁，含有所述稀土元素的物料是碳酸锶。一示例中，第一刮板54的一端切向地设置在全磁磁鼓53的外壁上，第一刮板54 的另一端固定在第一箱体51的与第一侧壁512相对的第二侧壁513上。第一刮板54能够刮落吸附在全磁磁鼓53表面上的磁性物质。例如，第一刮板54可以由聚氨酯制成。但是本领域技术人员清楚的是，第一刮板54也可以由任何其它合适的材料制成。在一示例中，第一挡板55位于第一刮板54两侧，用以防止磁粉从两侧流出而造成磁粉损失。例如，第一挡板55可以由聚氨酯制成。但是本领域技术人员清楚的是，第一挡板55也可以由任何其它合适的材料制成。在一示例中，出料斗56位于第二侧壁513上并与第一刮板54平行地延伸。出料斗56的末端包括分离机出泥口561，被超磁分离机50分离的磁性絮团经由分离机出泥口561排出到高速剪切机60中。在一示例中，分离机出水口57位于第一箱体51的第三侧壁514上，经过超磁分离机50分离的水经由分离机出水口 57排出超磁分离机50。第三侧壁514连接第一侧壁512和第二侧壁513。在一示例中，超磁分离机50在分离机出水口57处设有隔板，以降低水流速度，增加水力停留时间，保证全磁磁鼓高效分离磁性絮团。在一示例中，弧形水道58 形成在全磁磁鼓53的外壁与第一腔室511的底壁之间。弧形水道58与分离机进水口52和分离机出水口57连通。在一示例中，弧形水道58包括开口581以允许与分离机出水口57连通。经由分离机进水口52进入的物料经由全磁磁鼓的磁性作用将磁性物质吸附在全磁磁鼓的表面，而分离后的水则通过弧形水道 58经由分离机出水口52排出超磁分离机。该分离机出水口52可以与集水槽连通，以收集排出的水。

在实施例中，在处理矿井水的方法中，使用超磁分离机50来执行所述步骤 S3。具体地，利用全磁磁鼓53将磁性絮团吸附在其上以与水分离，利用第一刮板54将吸附在全磁磁鼓53上的磁性絮团刮落下来，并经由分离机出泥口561 输送至高速剪切机60，分离出的水经由分离机出水口52排出。全磁磁鼓53能够提供0.5特斯拉以上的磁场强度，所以可以显著增加污泥的重量，有利于加快污泥与水的分离。

在实施例中，如图5所示，高速剪切机60包括与分离机出泥口561连通的剪切机进泥口61和与超磁回收机连通的剪切机出泥口62。高速剪切机60设置在超磁分离机50和超磁回收机70之间，以利于高效率地回收磁粉。

在实施例中，在处理矿井水的方法中，使用高速剪切机60以1200-1600r/min (转/分钟)将步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来。在一示例中，高速剪切机可以在1300-1500r/min(优选地1400r/min) 下操作例如10-120分钟(优选地20-60分钟)。在一示例中，所述磁性絮团被破碎至颗粒粒径在0.048mm～0.075mm之间，优选地0.056mm～0.068mm之间。

在实施例中，如图3、图6和图7所示，超磁回收机70包括第二箱体71、回收机进泥口72、半磁磁鼓73、第二刮板74、第二挡板75、磁粉排出口76、磁粉回收槽77和回收机出泥口78。在一示例中，第二箱体71包括位于第二箱体71内部的第二腔室711。在一示例中，回收机进泥口72位于第二箱体71的第一侧壁712上并且与剪切机出泥口62连通，以允许高速剪切机60破碎后的磁粉和污泥进入超磁回收机70。在一示例中，半磁磁鼓73位于第二腔室711中，其磁场以270度进行布置，并具有0.5特斯拉以上的磁场强度。例如，半磁磁鼓 73由90％的磁粉、9％的氯化聚乙烯和1％增塑剂组成。磁粉、氯化聚乙烯与增塑剂进行充分的机械搅拌、掺杂混合及混炼过程后制成半磁磁鼓。在一示例中，所述磁粉包括63-68％的铁元素和32-37％的稀土元素。例如，含有所述铁元素的物料是三氧化二铁，含有所述稀土元素的物料是碳酸锶。在一示例中，第二刮板74位于半磁磁鼓73的外壁上并沿着半磁磁鼓73的轴向延伸。第二刮板74 能够刮落吸附在半磁磁鼓73表面的磁性物质。例如，第二刮板74可以由聚氨酯制成。但是本领域技术人员清楚的是，第二刮板74也可以由任何其它合适的材料制成。在一示例中，第二挡板75沿着第二刮板74的两侧延伸，用以防止磁粉从两侧流出而造成磁粉损失。例如，第二挡板75可以由聚氨酯制成。但是本领域技术人员清楚的是，第二挡板75也可以由任何其它合适的材料制成。在一示例中，磁粉排出口76位于第二箱体71的与第一侧壁712相对的第二侧壁 713上，以允许被分离出的磁粉排出。在一示例中，磁粉回收槽77位于磁粉排出口76的下游，以接收被排出的磁粉。在一示例中，回收机出泥口78位于第二箱体71的下部，以允许分离出的污泥排出超磁回收机70。

在实施例中，在处理矿井水的方法中，使用超磁回收机70执行所述步骤S5。具体地，利用半磁磁鼓73将磁粉吸附在其上以与污泥分离，利用第二刮板74 将吸附在半磁磁鼓73上的磁粉刮落下来，并经由磁粉排出口76排出至磁粉回收槽77，分离出的污泥经由回收机出泥口78排出。半磁磁鼓能够提供0.5特斯拉以上的磁场强度，所以可以显著提高对于磁粉的吸附效果，从而可以提高磁粉回收率和污泥去除效率。

在实施例中，如图2所示，矿井水处理装置100还包括回流泵81，用以将超磁回收机70排出的磁粉输送到磁粉储存箱23中。在一示例中，回流泵81将磁粉回收槽77中回收的磁粉输送到磁粉储存箱23中，以实现磁粉的回收利用。

在实施例中，如图2所示，矿井水处理装置100还包括反冲洗泵82，用于对管道系统进行定期反冲洗，从而保证装置的稳定运行，并提高装置的使用寿命。在一示例中，反冲洗泵82设置在超磁分离机50、高速剪切机60和超磁回收机70相连的管道末端。在实施例中，在处理矿井水的方法中，使用反冲洗泵 82对超磁分离机、高速剪切机和超磁回收机的连接管道进行清洗。

在实施例中，如图1所示，矿井水处理装置100还包括弹簧流量计83。弹簧流量计设置在磁絮凝池40和超磁分离机50的连接管上，以用于控制磁絮凝池40的流量。但本领域技术人员清楚的是，本公开的实施例并不限制于此，还可以使用其它类型的流量计，例如电磁流量计。

在实施例中，如图1和图2所示，矿井水处理装置100还包括用于输送物料的计量泵组84。在一示例中，计量泵组84包括输送待处理的矿井水的第一计量泵841、输送助凝剂的第二计量泵842、输送混凝剂的第三计量泵843和输送磁粉的第四计量泵844。

在实施例中，如图1和图2所示，矿井水处理装置100还包括搅拌器组85。在一示例中，搅拌器组85包括位于原水箱30中的第一搅拌器851，以将原水箱 30中的矿井水混合均匀。在一示例中，搅拌器组85包括位于助凝剂储存箱21 中的第二搅拌器852，以将助凝剂搅拌均匀。在一示例中，搅拌器组85包括位于混凝剂储存箱22中的第三搅拌器853，以将混凝剂搅拌均匀。在一示例中，搅拌器组85包括位于磁粉储存器23中的第四搅拌器854，以将磁粉搅拌均匀。优选地，第四搅拌器854的搅拌速度需达到400r/min(转/分钟)以上，防止因搅拌速度过慢导致磁粉沉降进而影响后续分离效果。在一示例中，搅拌器组85 包括位于混合池30中的第五搅拌器855，以将混合池30中的物料搅拌均匀。优选地，第五搅拌器855的搅拌速度较快，例如100-200转/分钟，或120-180转/ 分钟，或150转/分钟。在一示例中，搅拌器组85包括位于磁絮凝40池中的第六搅拌器856，以将磁絮凝池40中的物料搅拌均匀。优选地，第六搅拌器856 的搅拌速度较慢，例如30-80转/分钟，或50-70转/分钟，或60转/分钟，以有利于形成磁性絮团。

在实施例中，如图2所示，矿井水处理装置100还包括位于矿井水处理装置底部的轮组件86，以实现矿井水处理装置100的移动。在所示出的示例中，所示轮组件86包括4个轮子。但本领域技术人员清楚的是，本公开的实施例并不限制于此，还可以包括其它数目的轮子，例如1个、2个、3个或更多。

在实施例中，如图2和图3所示，储存箱组20还包括分别与混合池30连通的碱液储存箱24和酸液储存箱25，用于调节混合池30中的pH值。相应地，如图2和图3所示，计量泵组84还包括输送酸液储存箱25中的酸液和碱液储存箱24中的碱液的第五计量泵845。例如，所述酸液包括盐酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液等。例如，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液等。

在实施例中，如图1所示，矿井水处理装置100还包括电控箱87，控制箱 87分别与超磁分离机、高速剪切机、超磁回收机、搅拌器组和计量泵组电连接，以实现对于这些部件的控制。

下面将以具体实施例来进行详细描述。本领域技术人员应了解，本发明不限于所述具体实施例，可以在了解本发明的构思后进行合理的修改。

实施例1

本实施例提供了一种高浊难沉降煤矿矿井水的处理方法。该方法包括以下步骤：

将从内蒙古某公司购买的四氧化三铁为主要成分的磁粉进行筛分，取目数为300目的磁粉备用；向筛选出的四氧化三铁磁粉中加入乙醇和硅烷类偶联剂，并于40℃恒温条件下搅拌5小时，冷却后分离并干燥12小时；将干燥后的物料加入到乙醇-水的混合溶液中，并超声处理1.5小时；将油酸加入到超声处理后的溶液中，并在搅拌的条件下于50℃的恒温条件下反应5小时；对反应后的物料进行过滤并保留沉淀物，使用乙醇洗涤所述沉淀物，于100℃下干燥2小时得到改性磁粉，所述改性磁粉的表面覆盖一层疏水亲油性薄膜。

取10g聚合氯化铝(PAC)加入到1L容量瓶中，并加入去离子水至刻度线定容，慢速搅拌至溶解，备用；

取5g聚丙烯酰胺(PAM，1500万，阳离子型)加入到1L容量瓶中，并加入去离子水至刻度线定容，在恒温磁力搅拌器上搅拌至少2小时直至完全溶解，备用；

将从某煤矿企业取回的矿井水倒入原水箱10中，同时打开原水箱10中的第一搅拌器851(转速为80r/min左右)，使其混合均匀，30min后测得其浊度为836NTU，固体悬浮物(SS)为1850mg/L。取200mL PAC原液稀释到6L 并加入到混凝剂储存箱22中并缓慢搅拌，取100mL PAM原液稀释到1.5L加入到助凝剂储存箱21中并缓慢搅拌，取100g磁粉放入磁粉储存箱23中并加入 5L水进行快速搅拌(转速不小于400r/min)。经过30min搅拌后，打开第一计量泵841(泵管为73#，转速为40r/min)和第三计量泵843，将矿井水、PAC 连续投加到混合池30内，混合池30内的第五搅拌器855转速为120r/min，反应时间为10min，反应后进入磁絮凝池40。PAM和磁粉分别经第二计量泵842 和第四计量泵844进行加药，磁絮凝池40内的第六搅拌器856的转速为60r/min 左右，反应时间为10min，经弹簧流量计83控制以流量500mL/min进入超磁分离机50，利用磁强将包裹磁粉的絮团与清水分离，清水从超磁分离机50的分离机出水口57排出，从此处取水样即可测出水浊度和SS浓度；超磁分离机50 将磁性絮团吸附在全磁磁鼓53上，通过聚氨酯的第一刮板54将磁性絮团从全磁磁鼓53上刮落并流入高速剪切机60内，磁性絮团在高速剪切机60内被破碎，磁粉与污泥絮团分离，磁粉和污泥絮团进入超磁回收机70内，利用磁强将磁粉吸附在半磁磁鼓73上，磁粉经聚氨酯的第二刮板74刮落进入磁粉回收槽77，污泥絮团则从回收机出泥口78排出。经实验所得，当磁粉投加量为1.88g/L， PAC投加量为55mg/L，PAM投加量为3mg/L时，处理后出水浊度去除率高达 99.76％，约为2NTU，远低于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923) 中浊度≤5NTU的要求；出水SS去除率达99.7％，SS浓度为5.76mg/L，远低于《煤炭工业污染物排放标准(GB 20426)中SS≤50mg/L的要求，磁粉回收率为99％左右。

实施例2

本实施例提供一种高浊难沉降萤石矿选矿废水的处理方法。该方法包括以下步骤：

取10g CaCl₂加入到1L容量瓶中，并加入去离子水至刻度线定容，慢速搅拌至溶解，备用；

将从某萤石矿厂取回的选矿废水倒入原水箱10中，同时打开原水箱10中的第一搅拌器851(转速为80r/min左右)，使其混合均匀，30min后测得其浊度为2096NTU，SS为3345mg/L。取200mL CaCl₂原液稀释到6L加入到混凝剂储存箱22中并缓慢搅拌，取100mLPAM原液稀释到1.5L加入到助凝剂储存箱21中并缓慢搅拌，取100g磁粉放入磁粉储存箱23中并加入5L水进行快速搅拌(转速不小于400r/min)。经过30min搅拌后，打开第一计量泵841 (泵管为73#，转速为40r/min)和第三计量泵843，将萤石矿选矿废水、CaCl₂连续投加到混合池30内，混合池30内的第五搅拌器855转速为150r/min左右，反应时间为10min，反应后进入磁絮凝池40，PAM和磁粉分别经第二计量泵842 和第四计量泵844进行加药，磁絮凝池40内的第六搅拌器856的转速为60r/min 左右，反应时间为10min，经弹簧流量计83控制以流量500mL/min进入超磁分离机50，利用磁强将包裹磁粉的絮团与清水分离，清水从超磁分离机50的分离机出水口57排出，从此处取水样即可测出水浊度；超磁分离机50将磁性絮团吸附在全磁磁鼓53上，通过聚氨酯的第一刮板54将磁性絮团从全磁磁鼓53 上刮落并流入高速剪切机60内，磁性絮团在高速剪切机60内被破碎，磁粉与污泥絮团分离，磁粉和污泥絮团进入超磁回收机70内，利用磁强将磁粉吸附在半磁磁鼓73上，磁粉经聚氨酯的第二刮板74刮落进入磁粉回收槽77，污泥絮团则从回收机出泥口78排出。经实验所得，当磁粉投加量为1.65g/L，CaCl₂投加量为665mg/L，PAM投加量为5mg/L时，处理后出水浊度去除率高达 99.92％，浊度仅为1.61NTU，远低于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923)中浊度≤5NTU的要求；出水SS去除率高达99.67％，SS浓度为11.2 mg/L，远低于《煤炭工业污染物排放标准(GB 20426)中SS≤50mg/L的要求，磁粉回收率为99％左右。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种处理矿井水的方法，包括：

步骤S1：向待处理的矿井水中投加混凝剂并反应5-30分钟，使得待处理的矿井水中的胶体脱稳并形成矾花；

步骤S2：向步骤S1处理的矿井水中投加助凝剂和磁粉并反应5-30分钟，形成以磁粉为核心的磁性絮团；

步骤S3：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S2获得的磁性絮团与水分离；

步骤S4：使得步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来；

步骤S5：通过0.5特斯拉以上的磁场强度将步骤S4处理后的磁粉与污泥分离。

2.根据权利要求1所述的处理矿井水的方法，其中所述磁粉是通过如下步骤获得的：

对四氧化三铁磁粉进行过筛并筛选出200-400目的四氧化三铁磁粉；

向筛选出的四氧化三铁磁粉中加入分散剂和偶联剂，并于30-80℃恒温条件下搅拌2-10小时，冷却后分离并保留沉淀物，在80-120℃下干燥所述沉淀物，然后使用脂肪酸对干燥后的物料进行处理，得到改性磁粉，所述改性磁粉的表面覆盖有一层疏水亲油性薄膜。

3.根据权利要求2所述的处理矿井水的方法，其中使用脂肪酸对干燥后的物料进行处理的过程包括以下步骤：

将干燥后的物料加入到乙醇-水的混合溶液中，并超声处理1-2小时；

将脂肪酸加入到超声处理后的溶液中，并在搅拌的条件下于40-80℃的恒温条件下反应4-12小时；

对反应后的物料进行过滤并保留沉淀物，使用乙醇洗涤所述沉淀物，于80-120℃下干燥1-4小时得到所述改性磁粉。

4.根据权利要求3所述的处理矿井水的方法，其中所述分散剂包括水或乙醇；

所述偶联剂包括硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和硬脂酸类偶联剂中的任一种或它们的任意组合；

所述脂肪酸包括油酸、硬脂酸、亚油酸和亚麻酸中的任一种或它们的任意组合。

5.根据权利要求4所述的处理矿井水的方法，其中，在400转/分钟以上的搅拌条件下将所述改性磁粉储存在磁粉储存箱中。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的处理矿井水的方法，其中，使用超磁分离机来执行所述步骤S3，其中利用超磁分离机的全磁磁鼓将磁性絮团与水分离，利用超磁分离机的第一刮板将吸附在全磁磁鼓上的磁性絮团刮落下来，并经由超磁分离机的分离机出泥口输送至后续处理的机构，分离出的水经由超磁分离机的分离机出水口排出。

7.根据权利要求6所述的处理矿井水的方法，其中，使用高速剪切机以1200-1600r/min将步骤S3分离出的磁性絮团破碎并将被包裹的磁粉从磁性絮团内分离出来，其中所述磁性絮团被破碎至颗粒粒径在0.048mm～0.075mm之间。

8.根据权利要求7所述的处理矿井水的方法，其中，使用超磁回收机执行所述步骤S5，其中利用超磁回收机的半磁磁鼓将磁粉与污泥分离，利用超磁回收机的第二刮板将吸附在半磁磁鼓上的磁粉刮落下来，并经由超磁回收机的磁粉排出口排出至超磁回收机的磁粉回收槽，经由回流泵将磁粉回收槽中的磁粉输送至磁粉储存箱，分离出的污泥经由超磁回收机的回收机出泥口排出。

9.根据权利要求8所述的处理矿井水的方法，还包括：

使用反冲洗泵对超磁分离机、高速剪切机和超磁回收机的连接管道进行清洗。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的处理矿井水的方法，其中，

所述步骤S1中的反应是在pH值为6-9、100-200转/分钟的条件下进行的，并且所述步骤S1中的反应进行5-20分钟；

所述步骤S2中的反应是在30-80转/分钟的条件下进行的，并且所述步骤S2中的反应进行5-20分钟。