CN102079600A - 一种煤层气产出处理方法及其装置 - Google Patents

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李向东
冯启言
琚宜文
吴建光
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University of Chinese Academy of Sciences
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China University of Mining and Technology CUMT
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China United Coalbed Methane Corp Ltd
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Abstract

一种煤层气产出处理方法及其装置，装置包括沉淀池、电絮凝反应器、过滤器，电絮凝反应器内设有与直流电源相连的电极板，电絮凝反应器上方设有浮渣刮渣机；煤层气产出水先经过沉淀，去除粗大的颗粒物，然后进入到电絮凝反应器内，经电絮凝反应器中的电极板电解产生的铝盐或铁盐与煤层气产出水中的悬浮物形成絮体，絮体被电极表面产生的气泡附着随之上浮，经设在电絮凝反应器上方的刮渣机除渣后再经过滤器过滤后排放或回用。特别适用于煤层气单井产出水的处理。其结构简单、操作方法、处理过程中不需要投加任何化学药剂，工程造价和运行费用低廉，处理效果好。

Description

一种煤层气产出处理方法及其装置
技术领域
本发明涉及环境工程领域，更具体地说是一种煤层气产出水处理的方法及其装置。
背景技术
煤层气指自生自储于煤层中的气体，成分以甲烷为主，故又称煤层甲烷。我国煤层气资源丰富，据中联公司2005 年完成的全国煤层气资源评价报告，我国埋深2000m 以浅煤层气地质资源量约36 万亿m3，主要分布在华北和西北地区。目前，我国已步入煤层气商业化生产的启动阶段，处于煤层气资源大国转型为生产大国的关键时期。由于煤层气采用独特的排水采气工艺，在煤层气地面开发过程中，存在地表环境破坏、大气环境污染、产出水污染环境等环境影响，其中，煤层气田产出水是煤层气开采过程中的副产物，经历渗流、气-水作用等多种过程，水质水量变化大，成分复杂，结合不同煤层气开采区的生产阶段和区域水质特点，我国的煤层气产出水主要可分为三类：（1）以悬浮物为主要成分的产出水；（2）试生产阶段含返排压裂液的水质复杂的产出水；（3）高硬度、高盐、高硫酸盐和高矿化度的产出水。煤层气产出水如果不进行及时处理而直接排入环境，易导致土壤盐碱化、农作物减产、地表和地下水污染，对工农业生产和居民生活造成严重的负面影响。目前，我国的煤层气开发尚处于起步阶段，产出水的处理还没有形成完善的技术。
对于以悬浮物为主要成分的废水，目前主要的处理方法为混凝沉淀法，利用铝盐或铁盐作为混凝剂投加到水中，生成絮体，絮体下沉后达到去除污染物的目的，这种化学混凝沉淀法去除污染物，不仅投加药剂量大，造成运行费用高，在出水中增加了硫酸盐、氯化物等的含量，且沉淀物较多、含水率较高，不易处置，运行操作管理复杂。 
发明内容
技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种结构简单、操作简便、费用低、效果好的煤层气产出水处理方法及装置。
技术方案：本发明的煤层气产出水处理方法包括下列步骤：
（1）. 采用沉淀池将煤层气产出水进行沉淀，去除粗的颗粒、悬浮物；
（2） 将粗沉淀后的煤层气产出水排放流入电絮凝反应器内，经设在电絮凝反应器中电极板的电化学产生的铝盐或铁盐与煤层气产出水中的悬浮物形成絮体，随着煤层气产出水的不断流入，絮体被电极表面产生的气泡附着随之上浮，经设在电絮凝反应器上方的刮渣机除渣，将浮渣刮入浮渣槽后排出；
（3）进入电絮凝反应器内煤层气产出水经过溢流进入过滤器中进行再次过滤，进一步去除水中污染物，最后经过滤器的出水管排放或回用。
本发明的煤层气产出水处理装置，包括电絮凝反应器，电絮凝反应器中平行布置有与直流电源相连接的多块电极板，还包括与电絮凝反应器相连的沉淀池，所述的电絮凝反应器的上方设有浮渣刮渣机，电絮凝反应器的侧端设有浮渣槽；电絮凝反应器的溢流口连接过滤器。
所述的过滤器包括石英砂垫层、设在石英砂垫层上的石英砂过滤层，石英砂过滤层上设有无烟煤滤料层。
有益效果：本发明利用电絮凝法处理含悬浮物为主要成分的煤层气产出水，将点絮凝和过滤两种工艺有机结合起来处理煤层气产出水，易于调节与控制，操作和运行维护简便；利用电絮凝产生的铝盐或铁盐去除原水中污染物，不需要向水中添加任何化学药剂；施工方便，工程造价低，特别适合煤层气田单井产出水的处理。还可以应用到煤矿矿井水处理作为工业用水，提高煤矿矿井水资源化利用技术水平，解决煤矿企业矿井水大量排放与生产用水紧张的矛盾，促进了矿区生产、环境的和谐发展。与已有技术相比，污水处理工艺流程更为简化，减少处理设施占地面积和不需要化学药剂的消耗，投资低，运行成本低。其工艺及装置简单，运行管理方便，不需要添加任何化学药剂，形成的絮体含水率低，易于处置，处理效果好。
附图说明
图1是本发明的煤层气产出水处理装置的结构示意图。
图中：1-沉淀池，2-电絮凝反应器，3-过滤器，4-电极板，5-直流电源，6-浮渣刮渣机，7-浮渣槽，8-出水管，9-石英砂垫层，10-石英砂过滤层，11-无烟煤滤料层，12-出水口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
本发明的煤层气产出水处理装置，包括电絮凝反应器2、与电絮凝反应器2管路相连的沉淀池1，电絮凝反应器2与沉淀池1相连的进水口设在底部，沉淀池1为砖混做成，电絮凝反应器2中平行布置有多块电极板4，多块电极板4为10～50块，电极板4采用铝板或铁板，电极板没入水面下3~5cm，电极板4间距为1.0~2.0cm，电极板4与直流电源5相连接，电絮凝反应器2的上方设有浮渣刮渣机6，浮渣刮渣机6由一个刮板和驱动该刮板动作的电机构成；电絮凝反应器2的侧端设有浮渣槽7；电絮凝反应器2的溢流口连接过滤器3，过滤器3包括石英砂垫层9、设在石英砂垫层9上的石英砂过滤层10，石英砂过滤层10上设有无烟煤滤料层11，过滤器3的下部设有出水口12。
本发明的煤层气产出水处理方法：煤层气产出水首先经过沉淀池1沉淀后去除粗的颗粒、悬浮物，然后经阀门控制管路从电絮凝反应器2底部的入水口进入反应器内，控制进入电絮凝反应器2的进水流速，使煤层气产出水在电絮凝反应器2中的水力停留时间为5~20min；当煤层气产出水进入电絮凝反应器2后，通过直流电源5在电极板4上施加直流电压，电流密度为15~80A/m3，经设在电絮凝反应器2中电极板4的电化学产生的铝盐或铁盐与煤层气产出水中的悬浮物形成絮体，随着煤层气产出水的不断流入，絮体被电极表面产生的气泡附着随之上浮，上浮的絮体由刮渣机6的刮板刮入浮渣槽7内后排出，不断进入电絮凝反应器2内的煤层气产出水经过出水管8溢流进入过滤器3中进行再次过滤，进一步去除水中污染物，过滤器3的底部为粒径为2~4mm石英砂垫层9，石英砂垫层9上面为粒径0.8~1.2mm的石英砂过滤层10，石英砂过滤层10上方为粒径为0.8~1.5mm无烟煤滤料层11，最后经过滤器3过滤后达到排放要求的水经出水管12排出或回用。
实施例1：在电絮凝反应器2中平行布置30块铝电极板，电极板4间距为1.0cm，电流密度为30 A/m3，经电化学反应约10min后，在进水化学需氧量为38.5mg/l，进水悬浮物为85.6 mg/l，pH（酸碱性）为7.3时，从电絮凝反应器2中溢流出的水经过滤器3过滤后，从过滤器3的出水口12排出。出水的化学需氧量为6.6mg/l，出水悬浮物为6.5mg/l， pH值为7.8，可排放或回用。
实施例2：在电絮凝反应器2中平行布置35块铝电极板，电极板4间距为2.0cm，电流密度为60 A/m3，经电化学反应15min后，在进水化学需氧量为68.2mg/l，进水悬浮物为105.5 mg/l，pH为7.4时，从电絮凝反应器2中溢流出的水经过滤器3过滤后，从过滤器3的出水口12排出。出水的化学需氧量为7.2mg/l，出水悬浮物为6.9mg/l， pH值为7.9，可排放或回用。

Claims (3)

1.一种煤层气产出水处理方法，其特征在于包括下列步骤：
a采用沉淀池（1）将煤层气产出水进行沉淀，去除粗的颗粒、悬浮物；
b将粗沉淀后的煤层气产出水排放流入电絮凝反应器（2）内，经设在电絮凝反应器（2）中电极板（4）的电化学产生的铝盐或铁盐与煤层气产出水中的悬浮物形成絮体，随着煤层气产出水的不断流入，絮体被电极表面产生的气泡附着随之上浮，经设在电絮凝反应器（2）上方的刮渣机（6）除渣，将浮渣刮入浮渣槽（7）后排出；
c进入电絮凝反应器（2）内煤层气产出水经过溢流进入过滤器（3）中进行再次过滤，进一步去除水中污染物，最后经过滤器（3）的出水管（12）排放或回用。
2.一种如权利要求1所述方法的煤层气产出水处理装置，包括电絮凝反应器（2），电絮凝反应器（2）中平行布置有与直流电源（5）相连接的多块电极板（4），其特征在于：还包括与电絮凝反应器（2）相连的沉淀池（1），所述的电絮凝反应器（2）的上方设有浮渣刮渣机（6），电絮凝反应器（2）的侧端设有浮渣槽（7）；电絮凝反应器（2）的溢流口连接过滤器（3）。
3.根据权利要求2所述的煤层气产出水处理装置，其特征在于：所述的过滤器（3）包括石英砂垫层(9)、设在石英砂垫层(9)上的石英砂过滤层（10），石英砂过滤层（10）上设有无烟煤滤料层（11）。
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