[發明專利]一種預氧曝氣氧化與電容去離子相結合處理煤層氣采出水的方法

無效

• 申請號: 201110312455.3
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102417261A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 邱介山;王剛;董強;錢冰清
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F1/72
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發明涉及一種預氧曝氣氧化與電容去離子相結合處理煤層氣采出水的方法，屬于水處理技術領域。

背景技術

煤層氣，又名瓦斯，是一種賦存于煤層中的非常規天然氣，是一種新型潔凈能源，其開采與利用已日益受到重視。我國是一個以煤炭為主要能源的國家，因此煤層氣資源非常豐富，據中聯公司2005年完成的全國煤層氣資源評價報告，我國埋深淺于2000米的煤層氣地質資源量約為36萬億立方米，所以開發和利用煤層氣這種新的潔凈能源，能夠在一定的程度上改善我國的能源結構，減少對進口能源的依賴。但是在煤層氣的開發過程中，為使煤層中所吸附儲集的甲烷氣體釋放出來，需要降低煤層氣的靜壓，為此需要采取排水降壓措施，將大量煤礦中的地下水排出地表，排出的水量較大，且高礦化度、高鹽分、含大量懸浮物，如果將煤層氣采出水直接排入地下、河流或灌溉農田，會對水環境、生態環境、大氣環境等產生一定的影響。因此對煤層氣采出水的處理是十分必要的。

所謂的煤層氣采出水處理就是指通過物理的、化學的方法將水中的有害物質去除的過程。目前，主要用于煤層氣采出水的方法主要有凍結-蒸發作用、反滲透、紫外光、化學處理(氯氣處理、碘處理等)、離子交換、反向電滲析、蒸餾法和電容脫鹽作用等。然而，伴隨煤層氣采出水的水質的變化，選擇合理的、經濟的處理技術進行采出水處理，從而可調高水質，用于生產和生活中。

部分地區的煤層氣采出水中二價鐵離子及其錳離子的含量較高，有的地區鐵含量高達110mg/L，如果將其排放，不僅對水源有污染，對空氣和土壤也有很大的破壞作用，因此將其除掉是必要的。曝氣氧化法能夠將二價鐵轉化為三價鐵，形成氫氧化鐵沉淀，錳離子形成二氧化錳，經過濾能減少水中的鐵錳含量，同時也為后續工作降低能耗。

發明內容

為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種曝氣氧化與電容去離子相結合的技術處理煤層氣采出水的方法。該方法應首先利用曝氣氧化法對含有高濃度的二價鐵錳的煤層氣采出水進行處理，然后通過電容去離子的方法對曝氣后的采出水進行電化學脫鹽，使排放水質符合國家規定的排放標準。

本發明采用的技術方案是：一種預氧曝氣氧化與電容去離子相結合處理煤層氣采出水的方法，采用給氧曝氣與電容去離子脫鹽法相結合的方法，對煤層氣采出水進行處理，該技術方法具體步驟如下：

(1)通過一定的曝氣方式對煤層氣采出水進行預氧曝氣處理；

(2)對經過(1)步驟處理過的煤層氣采出水進行過濾；

(3)將過濾過的煤層氣采出水置于電容去離子模塊中，在1.0～5.0V的直流電壓下進行進一步脫鹽循環處理；直至排放水中的離子濃度符合國家排放標準。

所述的曝氣方式包括微孔曝氣、射流曝氣、中強度跌水曝氣、高強度曝氣架曝氣。

所述給氧曝氣的氧來源于空氣、氧氣、臭氧或者它們之間的混合氣。

所述過濾采用石英砂過濾方式或濾膜過濾方式。

所述電容去離子模塊是以多孔炭材料為電極，兩片電極之間具有一定間隙，并通過直流電壓作用使之發生電吸附的組合體。

所述脫鹽循環處理包括電容去離子模塊的串聯、并聯或其二者的組合。

上述技術方案的指導思想是：預氧曝氣氧化是除去二價鐵錳離子的一種有效方法，同時為后續的處理起到減緩負荷的作用；而電容去離子技術是基于雙電層電容器原理進行充電脫鹽和放電再生的一種全新的電吸附脫鹽方法。由于脫鹽過程中僅需要使用直流電壓，而將電極短路或者反接就可實現電極的循環再生。因此本發明利用預氧曝氣氧化與電容去離子相結合的方法能夠很好的對高含鐵錳量的煤層氣采出水進行處理，具有一次性投資小、處理效率高、能耗小等優點。

本發明的有益效果是：利用簡單的空氣曝氣法處理既可以實現煤層氣采出水中鐵錳離子的沉降，同時降低了后續處理的負荷；利用靜電吸附的方式處理高含量離子濃度的煤層氣采出水相比傳統工藝具有節能、環保、高效等優點。該方法還可廣泛用于電子行業的高純水凈化處理，鍋爐水水質軟化及其重金屬離子的脫除等領域。

附圖說明

圖1為預氧曝氣結合電容去離子處理煤層氣采出水工藝流程圖。

圖2為炭電極電鏡掃描照片

圖3煤層氣采出水總電導率流出圖。

圖中：1、煤礦采出水，2、曝氣裝置，3、過濾器，4、儲氧裝置，5、電容去離子脫鹽模塊。

具體實施方式

下面通過實施例對本發明作進一步說明。

實施例1