CN201756487U - 一种煤层气采出水深度处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤层气采出水深度处理设备，包括原水池，原水池通过原水泵与太阳能集热器连通，太阳能集热器的出水口与疏水膜组件原水侧连通，疏水膜组件的淡水侧出口与真空喷射器的抽气管连通，产水池通过产水泵与真空喷射器的进出水管连通；疏水膜组件的原水侧出口与蒸发池连通。本处理设备可最大限度回收煤层气采出水资源，最大限度减少污染物的排放，解决煤层气野外开采的生活用水供应以及保护环境的难题，具有工艺先进可靠、自动化程度高、设备轻便便于移动和运输的特点；极大的降低了环境污染，使排放水达到环保标准；利用天然绿色的太阳能解热，有效提高所需要处理的溶液的温度；提高了分离的效率、效果，同时节约能源，降低成本。

Description

一种煤层气采出水深度处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种水处理设备，具体说是一种应用于煤层气采出水深度处理的设备。

背景技术

我国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一，煤层气以资源潜力、优质能源和化工原料、埋藏浅、开发成本低、受益时间长等优越条件日益被重视。但一般来说，煤层气的开发会带来矿化度高的采出水，这些采出水需要经过处理，达标以后才能排放。而煤层气的开采也具有开采地域分布广，各地对环保要求越来越严格。

作为开采企业，需要解决开采过程中的采出水的处理并满足当地环保要求，同时也能够保障野外工作员工的生活卫生用水需求。不同地点及煤矿的采出水水质也有差别，各地的环境条件等差别就更大；所以各地对采出水处理的深度要求也大不相同，有的地方最严格的要求达到污染物“零排放”。但是由于煤层气采出水量较少，矿井开采时间较短，这就对采出水的处理工艺的选择带来了难题。

目前煤层气采出水处理所采取的主要工艺有：经过曝气池曝气沉淀除去煤渣，降低铁和有机物的含量后，取上清液通过除盐装置进一步处理。脱盐处理的主要工艺有：反渗透膜法、电渗析膜法、蒸发池法和离子交换法，但这些脱盐工艺都存在缺点。蒸发池法需要大量热源；反渗透膜法及电渗析膜法处理完毕后，且还有约1/4的浓水需要排放；离子交换法需要采用盐水或酸碱再生，高浓度再生废水的去向也是问题。综合来说：蒸发池法需要耗费大量能源，反渗透膜法、电渗析膜法和离子交换法则会产生浓水或再生废水，如果这些浓水或再生废水排放，就会大大抵消前阶段工艺处理的效果，最终的污染物并没有减少对环境的危害。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，根据野外工作现场的条件，本实用新型提供了一种煤层气采出水深度处理设备，其可以将浓水或再生废水进一步处理，回收其中的水资源，使高浓度的废水不就地排放到环境中，避免对当地土壤造成不良影响。

本实用新型采用疏水膜处理技术，利用太阳能作为热源，将经过反渗透法或电渗析膜法处理后剩余的浓水，以及离子交换树脂处理后的再生废水进行进一步的处理，最后剩余少量高浓度废水通过蒸发浓缩，成为固体废弃物通过集中掩埋处理。

一种煤层气采出水深度处理设备，它包括原水池，原水池通过原水泵与太阳能集热器连通，太阳能集热器的出水口与疏水膜组件原水侧连通，疏水膜组件的淡水侧出口与真空喷射器的抽气管连通，产水池通过产水泵与真空喷射器的进出水管连通；疏水膜组件的原水侧出口与蒸发池连通。

其中，所述的原水泵与太阳能集热器之间设有过滤器。

其中，所述的产水池与真空喷射器之间设有换热器。

其中，它还包括一个带有转动轮的长方形的箱体，所述的原水池设在箱体的左侧，所述的原水泵沿箱体的短边方向与原水池相对设置；产水池、产水泵设置在箱体的右侧，在原水泵和产水泵之间自左向右依次设有过滤器和疏水膜组件，原水池和产水池之间设有换热器；真空喷射器设置在产水池的上方；太阳能集热器设置在箱体外便于接收太阳能的位置。

其中，在原水池和产水池内分别设有流量计。

其中，所述的太阳能集热器为超导热管太阳能集热器。

本实用新型采用疏水膜，将需要处理的浓水采用太阳能加热或其它方法加热后进入疏水膜的一侧，称之为原水侧；另一侧，即淡水侧采用抽真空的方式使淡水侧形成真空环境。即以疏水膜两侧的蒸汽压力差为驱动力，来分离浓水或再生废水中的水和有机物。由于疏水膜的疏水性，原水侧的水溶液不能透过膜进入淡水侧；且原水侧膜表面的水蒸汽压高于淡水侧，水蒸气就会透过疏水膜的膜孔从原水侧进入淡水侧，从而达到浓缩需要处理的浓水或再生水的目的。

提高浓水或再生水的温度是提高原水侧溶液的水蒸汽分压的有效手段。考虑到煤层气开采大都地处较偏僻的地方，能源比较紧缺，基本不具有高温蒸汽进行加热的条件，而采用电加热的方式不仅热效率很低，而且电能供应也是问题，即使电能比较充裕，所消耗的电能费用也使得处理费用没有经济可行性。为了解决这一问题，本实用新型采用太阳能加热的方式。由于处理工艺需要加热速度快、防止结垢影响传热，普通的真空管式太阳能集热器不能满足工艺需求，本实用新型采用超导热管太阳能集热器，其适应温度范围大，可以适应煤层气开采区域广的特点；可以承压运行，能适应水泵打循环加热，运行稳定，由于热管内不走水，单支或数支热管破裂也不影响运行；不怕结垢，由于热管内不走水，所以没有结垢影响吸热的问题；没有上水时间限制，可以任意时间上水运行。

综合来说，本实用新型具有如下优点：(1)本处理设备可以最大限度回收煤层气采出水资源，最大限度减少污染物的排放，解决煤层气野外开采的生活用水供应以及保护环境的难题，具有工艺先进可靠、自动化程度高、设备轻便便于移动和运输的特点。

(2)经过疏水膜浓缩后的浓水或再生水已经达到或接近结晶的浓度，由于大部分水都已回收使用，这部分水量很少的浓水或再生水溶液再通过蒸发池，以阳光为主要加热源，蒸发掉其中的水分后剩余固体或糊状物质集中起来，进行掩埋或根据其有毒物质含量进行焚烧处理；极大的降低了环境污染，使排放水达到环保标准。

(3)利用天然绿色的太阳能，通过强制循环的手段有效解决太阳能加热速度慢的问题，并解决加热过程中的结垢问题，有效提高所需要处理的溶液的温度；提高了分离的效率、效果，同时节约能源，降低成本。

(4)将原水池、原水泵、过滤器、疏水膜组件、产水池、产水泵、换热器、真空喷射器等设备组合在一个可移动箱体内，并安装有流量、压力、温度、电导率仪等显示监控仪表和设备运行所必须的电气控制设备，不仅满足野外工作的要求、也可以方便地随着煤层气开采地点的变更而快速移动安装，体现了安装方便、便于移动的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的流程图。

图2为本实用新型的主视图.

图3为图2的俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。

如图1所示，反渗透法或电渗析法处理后的浓水及离子交换树脂处理后的化学再生及冲洗废水含有非常高浓度的矿物质，浓水或冲洗废水进入原水池1，原水池1中的浓水或冲洗废水经过原水泵2升压后进入太阳能集热器3；浓水或冲洗废水被加热后进入疏水膜组件4的原水侧。由于浓水或冲洗废水的温度较高，且原水侧为正压，原水侧的水蒸汽分压大于疏水膜淡水侧的水蒸气压，所以在疏水膜原水侧的水蒸汽通过膜孔进入膜的淡水侧，而浓液则由于疏水膜的疏水性不能透过膜孔进入淡水侧。原水侧剩余的浓水通过浓水管回流到原水池1内，这样通过循环后原水侧的矿物质浓度越来越高，最后达到或接近结晶浓度，再将浓水输送到蒸发池8内，通过太阳光或加热蒸发掉大部分剩余的水分，最后成糊状物质集中起来进行处理。回收的淡水收集于产水池6内，淡水通过产水泵7升压后进入真空喷射器5，真空喷射器5的真空管与疏水膜组件4的淡水侧相连，抽取透过疏水膜的水蒸汽，并保持疏水膜的淡水侧一定的真空度，确保疏水膜淡水侧的水蒸汽分压低于一定数值，透过疏水膜的水蒸汽被抽进真空喷射器5后与淡水混合冷凝，由于这部分水是由水蒸汽冷凝而成，故水中的矿物质含量极低，完全达到了各种回用水的标准。

如图2、图3所示，本实用新型的煤层气采出水深度处理设备，它包括原水池1，需要处理的浓水进入原水池1，原水池1通过管道、安装在管道上的球阀与原水泵2连通；原水泵2升压后通过阀门控制一定的流量并从流量计读出流量数据。原水泵2与太阳能集热器3连通，太阳能集热器3的出水口与疏水膜组件4原水侧进口管连通，疏水膜组件4的淡水侧出口与真空喷射器5的抽气管连通，产水池6通过产水泵7与真空喷射器5的进出水侧连通。为了保护疏水膜组件4，防止被水中较大的固体颗粒划坏，在原水泵2与太阳能集热器4之间设有过滤器9，需要处理的浓水首先通过过滤器8滤除水中较大的固体颗粒(若直接从反渗透处理装置出来的浓水可以不需要)。

疏水膜组件4的原水侧出口与蒸发池8连通。需要处理的浓水进入太阳能集热器3加热升温10～40℃后进入疏水膜组件4的原水侧，为了减轻疏水膜组件4的污染倾向，在控制压力的同时保持膜表面一定的水流速度。经过提浓后的浓水回流到原水池1，再进一步通过疏水膜组件4浓缩处理。

为了保持疏水膜组件4淡水侧一定的真空度，采用真空喷射器5抽真空。为了降低进入真空喷射器5内的水的温度，使真空喷射器5内的水带走水蒸气的效果更好，在产水池6与真空喷射器5之间设有换热器10。具体过程为产水池6的水通过产水泵7增压后，首先通过换热器9冷却后进入真空喷射器5，并回到产水池6；真空喷射器5的抽气管与疏水膜组件4的淡水侧连接，透过疏水膜孔的水蒸气进入疏水膜组件4的淡水侧后被抽入真空喷射器5与水混合后水蒸气冷却成液态进入产水池6。浓水经过反复循环处理后，水中盐浓度越来越高并接近结晶浓度，将这部分水通过水泵打入蒸发池，进一步蒸发处理。

为了提供更快的加热速度、防止结垢影响传热，所述的太阳能集热器3为超导热管太阳能集热器。

在原水池1和产水池6内分别设有流量计，用以观测水的流量；同时在装置的管道上装有多个便于控制的球阀，以及压力表、温度表、电导率仪等显示监控仪表和设备运行所必须的电气控制设备，使整个过程容易控制、操作方便。

为了使本实用新型便于移动，方便在野外使用，本实用新型除了太阳能集热器3以外，所有装置都设置在一个方便移动的箱体11内，各个组成部分在箱体11内紧凑排列，整体占地面积小，携带、运输更加方便。

所述的箱体11为长方体，箱体11底部带有转动轮。所述的原水池1设在箱体11的左侧，所述的原水泵2沿箱体11的短边方向与原水池1相对设置；产水池6、产水泵7设置在箱体11的右侧，分别于原水池1、原水泵2位置对称。在原水泵2和产水泵7之间自左向右依次设有过滤器8和疏水膜组件4，原水池1和产水池6之间设有换热器9。真空喷射器5设置在产水池6的上方；太阳能集热器3设置在箱体11外便于接收太阳能的位置。

Claims (6)

1.一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：它包括原水池(1)，原水池(1)通过原水泵(2)与太阳能集热器(3)连通，太阳能集热器(3)的出水口与疏水膜组件(4)原水侧连通，疏水膜组件(4)的淡水侧出口与真空喷射器(5)的抽气管连通，产水池(6)通过产水泵(7)与真空喷射器(5)的进出水管连通；疏水膜组件(4)的原水侧出口与蒸发池(8)连通。

2.根据权利要求1所述的一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：所述的原水泵(2)与太阳能集热器(4)之间设有过滤器(9)。

3.根据权利要求2所述的一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：所述的产水池(6)与真空喷射器(5)之间设有换热器(10)。

4.根据权利要求3所述的一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：它还包括一个带有转动轮的长方形的箱体(11)，所述的原水池(1)设在箱体(11)的左侧，所述的原水泵(2)沿箱体(11)的短边方向与原水池(1)相对设置；产水池(6)、产水泵(7)设置在箱体(11)的右侧，在原水泵(2)和产水泵(7)之间自左向右依次设有过滤器(8)和疏水膜组件(4)，原水池(1)和产水池(6)之间设有换热器(9)；真空喷射器(5)设置在产水池(6)的上方；太阳能集热器(3)设置在箱体(11)外便于接收太阳能的位置。

5.根据权利要求1所述的一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：在原水池(1)和产水池(6)内分别设有流量计。

6.根据权利要求1所述的一种煤层气采出水深度处理设备，其特征在于：所述的太阳能集热器(3)为超导热管太阳能集热器。

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