一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式設(shè)備。處理效果好，方法操作簡單，占地面積小，運行成本低，可移動性強，適用于那些數(shù)量多而產(chǎn)水量小的煤層氣產(chǎn)氣井以及偏遠地區(qū)的煤層氣產(chǎn)出水末端處理。
【背景技術(shù)】
[0002]中國煤層氣資源儲量豐富，當(dāng)前正處于一個快速發(fā)展時期。但是，伴生采氣產(chǎn)生的廢水成為一個亟待解決的環(huán)境問題。煤層氣產(chǎn)出水的水質(zhì)水量在不同開采階段變化很大。其水質(zhì)呈現(xiàn)弱堿性，懸浮物含量高，含鹽量高，且氟離子(F)超標(biāo)。煤層氣產(chǎn)出廢水如不經(jīng)處理直接排入水體，會危害水生生物，還會破壞土壤結(jié)構(gòu)，減少農(nóng)作物產(chǎn)量，甚至危及地下水的安全。
[0003]常用處理煤層氣產(chǎn)出廢水的方法有離子交換法、納濾、電容法和反滲透膜法等。反滲透膜法是最常用的一種處理技術(shù)，具有去除效率高，操作簡單等優(yōu)點。當(dāng)前，主流的是集中處理法，即通過管道連接將區(qū)域內(nèi)各個井田產(chǎn)出的廢水收集到一起，然后再用反滲透膜法集中進行處理，去除廢水中的污染物。但是，有些地區(qū)的煤層氣產(chǎn)出廢水水量小，且地理位置不便于管道鋪設(shè)，如山西省柳林縣楊家峪礦區(qū)類似的山區(qū)里存在著修建管道難，且投入費用高的問題。之前有人發(fā)明了一種煤層氣采出水深度處理設(shè)備(專利號:CN101786755A)，但是這種可移動式的設(shè)備主要用于處理反滲透法或電滲析膜法處理后剩余的濃水。而研發(fā)一種針對這種單井產(chǎn)水量小且能有效處理高懸浮物、高鹽和高F廢水的新裝置非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式設(shè)備，可有效去除煤層氣產(chǎn)出水中的懸浮物、無機鹽和F等污染物，使得出水可達標(biāo)回用，實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用，并避免廢水直接排放對當(dāng)?shù)赝寥浪w的污染。
[0005]為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用低壓反滲透技術(shù)(圖1A)，具體由絮凝-沉淀-過濾工藝組成的預(yù)處理部分和反滲透膜兩部分組成。將低壓反滲透技術(shù)的所有設(shè)備安裝固定于一個可移動集裝箱內(nèi)，包括絮凝劑桶(b)、靜態(tài)混合器(c)、反應(yīng)池(d)、沉淀池(e)、活性氧化鋁罐(f)、石英砂罐(g)、活性炭罐(h)、阻垢劑桶(i)、保安過濾器(j)、低壓反滲透膜系統(tǒng)(k)和純水收集箱(1)。
[0006]其中，所述(b)中的聚合氯化鋁，其絮凝沉淀作用，將懸浮物、膠體及沉淀物快速與水分離并沉淀，降低廢水的濁度。
[0007]其中，所述(f)中的活性氧化鋁可有效吸附去除廢水中的F。
[0008]其中，所述(g)中的石英砂可進一步過濾去除水中的懸浮物和膠體。
[0009]其中，所述(h)中所述D步中的活性炭可有效去除廢水中的色、異味和部分有機物。
[0010]其中，所述(i)中的阻垢劑可防止水中的無機物質(zhì)鈣、鎂、鋇在設(shè)備中沉積結(jié)垢。
[0011]其中，所述(j)中的保安過濾器，去除濁度1度以上的細小微粒，進一步脫除水中殘留的顆粒性物質(zhì)，防止預(yù)處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進入反滲透系統(tǒng)。
[0012]其中，所述(k)中的低壓反滲透膜(型號:ESPA2_4040)可去除95%以上的無機鹽離子，出水流入純水收集箱中。
[0013]出水的TDS和F均低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY 5027-2008)》，可作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水。
[0014]本發(fā)明裝置具有如下優(yōu)點:
[0015]1本裝置對煤層氣產(chǎn)出廢水中的TDS和F去除效果好，針對性強，適用于處理高鹽高F的煤層氣產(chǎn)出水。
[0016]2本裝置操作簡單，占地面積小，成本低，可移動性強，適用于量多而產(chǎn)水量小的煤層氣產(chǎn)氣井以及偏遠地區(qū)的煤層氣產(chǎn)出水末端處理，且可提高該裝置的使用效率。
[0017]3本裝置采用的是低壓反滲透膜，操作壓力小(1.05MPa)，耗能低。
[0018]4本裝置處理出水達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY 5027-2008)》，可作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水，實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用。
【附圖說明】
[0019]圖1A為本發(fā)明的可移動式低壓反滲透煤層氣產(chǎn)出廢水處理技術(shù)流程圖
[0020]圖1B為本發(fā)明的可移動式低壓反滲透煤層氣產(chǎn)出廢水處理裝置示意圖(平面布置圖)
【具體實施方式】
:
[0021]煤層氣田采出水具有高礦化度、高鹽度和高懸浮物等特點。同時，還有一定的有機物、氟離子等。針對有些煤層氣井位于山區(qū)和產(chǎn)出水流量小的特點，研發(fā)出一套去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置。具體廢水處理方案如下:
[0022]1將煤層氣產(chǎn)出廢水經(jīng)過絮凝劑聚合氯化鋁(濃度為10%?15% )的混合進入反應(yīng)池，絮凝沉淀作用使得懸浮物、膠體及沉淀物快速與水分離并沉淀，降低廢水濁度；
[0023]2經(jīng)裝有活性氧化鋁(厚度為60cm)的吸附塔，可除去廢水中的氟離子；
[0024]3經(jīng)裝有石英砂(厚度為60cm)的砂濾罐，攔截懸浮物以及大顆粒物；
[0025]4經(jīng)裝有活性碳(厚度為60cm)的過濾罐，可進一步攔截懸浮顆粒和膠體。并可吸附廢水中的色、異味和部分有機物；
[0026]5經(jīng)裝有阻垢劑的加藥裝置和保安過濾器，防止水中的無機物質(zhì)在設(shè)備中沉積結(jié)垢，并能去除濁度1度以上的細小微粒、鐵銹等污染物，防止預(yù)處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進入反滲透系統(tǒng)，保護高壓泵和反滲透膜，保證反滲透系統(tǒng)的正常運行；
[0027]6經(jīng)低壓反滲透膜，可將95%以上的無機鹽離子去除。出水達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY 5027-2008)》，可作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水。
[0028]本發(fā)明裝置主要特征為:
[0029]將所有設(shè)備按方法流程順序安置在一個7mX 2.4mX 2.4m的箱體內(nèi)(見圖1B)。集裝箱底部安裝四個輪胎，設(shè)有門窗，可利用引擎方便實現(xiàn)整體設(shè)備的移動。具有占地面積小、保暖、抗風(fēng)防火和可移動性強等優(yōu)點?？筛鶕?jù)現(xiàn)場需要處理不同煤層氣井的產(chǎn)出廢水，提高設(shè)備利用效率。
[0030]結(jié)合實例詳細說明本裝置具體實施方法:
[0031]將本發(fā)明處理裝置應(yīng)用于山西省呂梁市柳林縣楊家峪煤層氣開采區(qū)。該煤礦區(qū)現(xiàn)由中聯(lián)煤層氣開采公司進行煤層氣的開發(fā)，現(xiàn)屬于試生產(chǎn)階段。單井的占地面積為50mX30m。單井產(chǎn)出水經(jīng)抽油機抽取出地面，由管道輸送到一個附近的一個4mX3mX3m的沉淀池或是墊有一層塑料的土坑中。經(jīng)過自然沉淀、蒸發(fā)和滲漏作用，剩余的廢水需雇車外運任意排放。廢水的TDS含量為2743-6227mg/L，F(xiàn)含量為4.4-17.8mg/L。我們選擇的8#井的日均產(chǎn)出廢水約為6-8噸。
[0032]按照本發(fā)明裝置對該井產(chǎn)出廢水的具體處理過程如下:
[0033]用泵將8#井附近的廢水池Μ中的廢水抽到可移動箱內(nèi)的反應(yīng)池⑷中。進水流速約為2m3/h。在此過程中，將絮凝劑箱(b)中的聚合氯化鋁用射流器打入進水管道中，并經(jīng)靜態(tài)混合器(c)后進入反應(yīng)池(d)。用泵將沉淀池(e)中的廢水流入活性氧化鋁罐(f)、石英砂罐(g)、活性炭罐(h)和保安過濾器(j)，并在廢水進入保安過濾器的管道用射流器將阻垢劑桶(i)中的阻垢劑注入。經(jīng)保安過濾器出水進入低壓反滲透膜系統(tǒng)(k)，出水流入貯水罐中(1)。反滲透出水流量為1.2m3/h，可作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水。一次將8#井池中廢水全部處理僅需3-4h，可接著將該整套設(shè)備運往其它煤層氣井處理廢水。
[0034]本發(fā)明研發(fā)的可移動式低壓反滲透煤層氣產(chǎn)出廢水處理方法主要特點如下:
[0035]1處理效果好，對煤層氣產(chǎn)出廢水中的TDS和F的去除率分別為98.1%和94.7%；
[0036]2操作簡單，占地面積小，成本低，可移動性強，可提高設(shè)備的利用效率，受天氣、氣候等外部條件的影響??；
[0037]3采用低壓反滲透膜，操作壓力小(1.05MPa)，耗能低。
[0038]4出水達到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY5027-2008)》，可作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水。
【主權(quán)項】
1.一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于:通過原水泵將廢水池(a)中的煤層氣產(chǎn)出水抽至可移動箱體內(nèi)的反應(yīng)池中。在此過程中，將絮凝劑桶(b)中的聚合氯化鋁由射流器注入進水管道，并在靜態(tài)混合器(c)中完成混合進入反應(yīng)池(d);出水流入沉淀池(e)中；經(jīng)提升泵作用將出水泵入活性氧化鋁罐(f)中，再經(jīng)石英砂罐(g)和活性炭罐(h);過濾出水流入保安過濾器(j)，在此過程中，將阻垢劑桶(i)中的阻垢劑由射流器注入進水管道；經(jīng)保安過濾器(j)后，出水進入低壓反滲透膜系統(tǒng)(k)，處理后的水接入純水收集箱中(1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，除原廢水池(a)外的所有設(shè)備與裝置均按照處理工藝流程安裝于一個可移動集裝箱內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(b)中的聚合氯化鋁，其絮凝沉淀作用可以將廢水中懸浮物、膠體和沉淀物快速與廢水分離并沉淀。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(f)中的活性氧化鋁用于去除廢水中的氟離子。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(g)中的石英砂，過濾去除水中的懸浮物和膠體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(h)中的活性炭，有效去除廢水中的色、異味和部分有機物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(i)和(j)中的阻垢劑和保安過濾器，分別用于防止廢水中的鈣、鎂和鋇在設(shè)備中沉積結(jié)垢和進一步脫除水中殘留的顆粒性物質(zhì)和鐵銹，防止預(yù)處理中未能完全去除或新產(chǎn)生的懸浮顆粒進入反滲透系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置，其特征在于，所述(k)中的反滲透膜系統(tǒng)，可去除95%以上的無機鹽離子，出水流入純水收集箱(1)中。出水的TDS和F均低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB 5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY 5027-2008)》，可以回用于灌溉農(nóng)田和畜禽飲用水。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種去除煤層氣產(chǎn)出水中污染物的可移動式低壓反滲透裝置。試運行結(jié)果顯示，本發(fā)明技術(shù)對出水中的TDS和F的去除率分別為98.1％和94.7％。出水的TDS和F均低于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB？5084-2005)》和《畜禽飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(NY？5027-2008)》，可以作為農(nóng)業(yè)灌溉水和畜禽飲用水。本發(fā)面技術(shù)的所有設(shè)備可裝載于可移動式集裝箱內(nèi)，可用于處理一個地區(qū)的不同煤層氣井的產(chǎn)出廢水。處理效果好，方法操作簡單，占地面積小，運行成本低，可移動性強，適用于那些數(shù)量多而產(chǎn)水量小的煤層氣產(chǎn)氣井以及偏遠地區(qū)的煤層氣產(chǎn)出水末端處理。
【IPC分類】C02F1/44, C02F9/04
【公開號】CN105293748
【申請?zhí)枴緾N201410286968
【發(fā)明人】胡正義, 劉小寧, 溫國期, 琚宜文, 吳建光, 熊德華, 吳翔
【申請人】中國科學(xué)院大學(xué), 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2014年6月25日