[發明專利]一種處理煤層氣采出水的設備及工藝

有效

• 申請號: 201410520640.5
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104402149A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 倫偉杰;張衛兵;張志貴;王曉勇;楊健;蘇曉倩;底國彬;鄭海英;趙董艷;劉煒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團工程設計有限責任公司
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06;C02F103/10
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 關文魁

技術領域

本發明涉及一種處理煤層氣采出水的設備及工藝，屬于污水處理技術領域。

背景技術

煤層氣俗稱“瓦斯”，它是成煤過程中生成、并以吸附狀態賦存于煤層的自儲式天然氣體。

煤層氣在采氣過程中，會有部分水氣被帶入地表，稱作采出水。煤層排水水質和水量因各地區水文地質條件不同而不同。通常，煤層氣采出水具有較高的堿性，含有較多的鈉、鋇、重碳酸鹽、鐵，并有較強的導電性，且其中富含雜質氣體和有毒、有害物質。影響采出水水質的因素很多，不同地區甚至同一地區不同埋藏深度，其水質也不一樣。我國適宜大規模開發煤層氣的地區多分布在華北、西北干旱地區。若不對煤層氣采出水做處理就對其進行粗放型外排，不僅污染了當地水資源與土地資源，更是對水資源極大的浪費，因此合理有效的處理煤層氣采出水是我國的重點工程。

中國的煤層氣采出水主要分為三大類：(1)局部地區的以懸浮物為主要污染物的采出水；(2)在試生產階段，通常采用壓裂法提高煤層氣的采收率，煤層氣采出水中多含有壓裂液，并由此造成采出水成分復雜，COD_Cr(采用重鉻酸鉀作為氧化劑測定出的化學耗氧量，按照《GB11914-89化學需氧量的測定標準》測定)，即重鉻酸鹽指數，反映了水中受還原性物質污染的程度)居高不下，增大處理難度；(3)在開采階段，采氣常伴有大量礦化度、高鹽、硬度等指標居高不下的采出水，這些都增加了我國煤層氣采出水的水質水量變化波動性，從而導致其處理難度增大。

與《污水綜合排放標準GB8978-1996》一級排放標準對比可以看出，煤層氣采出水中超標的物質為COD_Cr、氟化物、硫化物以及懸浮物。

目前，降低COD_Cr的方法為氧化法，分為氧化劑氧化法以及高級氧化法。由于煤層氣采出水水質波動性大，添加氧化劑用以降低COD_Cr的方法并不可行，這是因為采出水水質的COD_Cr波動較大，而加藥設備的加藥量則是固定添加，這在很大程度上會造成氧化劑添加量的不夠或過量，雖然加藥設備的加藥量可根據廢水實際COD_Cr值做調節，但這需要詳細的計算與調整，無法在現場設備運行時迅速調節。常用的高級氧化法為高溫高壓濕式氧化，Fenton法，O₃/UV/H₂O₂等，這些方法運行成本比較高，設備結構復雜，不適用于小水量且地點比較分散的煤層氣采出廢水處理。

傳統的氟化物、硫化物處理方法多采用化學沉淀法，即將廢水調節至一定pH值范圍內，然后添加化學物質(如CaCl₂)，使廢水中的F^-、S^2-與添加的化學物質中的陽離子(如Ca²⁺)形成氟化物與硫化物的沉淀(如CaF₂、CaS)，這種工藝原理簡單易懂，但是由于該工藝在運行過程中不斷投入的化學物質，相應的藥劑費用比較高，并且現場藥劑運行、存儲、配藥等系統操作工作比較繁瑣，對于小水量多點源的煤層氣處理系統來說管理維護工作比較大。

在實現本發明的過程中，本發明人發現現有技術中至少存在以下問題：現有的廢水處理方法不能夠同時穩定地去除處理煤層氣采出水中的硫化物、有機物等還原性物質(以COD_cr表征)，氟化物和懸浮物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，本發明提供一種能夠同時穩定地去除處理煤層氣采出水中的硫化物、有機物等還原性物質(以COD_cr表征)，氟化物和懸浮物的處理煤層氣采出水的設備及工藝。

具體而言，包括以下的技術方案：

本發明一方面提供了一種處理煤層氣采出水的設備，所述設備包括：用于將所述煤層氣采出水攪拌均勻的均質罐；與所述均質罐連通的用于降低COD_Cr的催化氧化器；與所述催化氧化器連通的用于去除氟離子、硫離子的離子去除器；與所述離子去除器連通的用于分離沉淀的絮凝沉淀罐；

在所述催化氧化器中設置有電化學氧化裝置和填料催化氧化裝置；

所述離子去除器中設置有電化學裝置；所述電化學裝置包括兩個電極，在一個電極或者兩個電極上具有催化劑層，所述催化劑為上海樂澤環境工程有限公司生產銷售的IR-CF催化劑。

具體地，所述填料催化氧化裝置中有催化劑柱，在所述催化劑柱中放置有能夠催化氧氣的氧化反應的催化劑。

具體地，所述均質罐通過泵和所述催化氧化器連通。