專利名稱：一種煤層氣采出水的混凝處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種適用于煤層氣采出水的混凝處理方法。
背景技術(shù)：
煤層氣指的是賦存于煤層中的天然氣，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，煤層氣資源十分豐富。據(jù)中聯(lián)公司2005年完成的全國煤層氣 資源評價報告，我國埋深2000m以淺煤層氣地質(zhì)資源量約36萬億立方米。由于國內(nèi)外的 煤層氣開采多以排水降壓的方法進(jìn)行，因而在開采過程中，會產(chǎn)生大量的煤層氣采出水。依 據(jù)煤層氣開采的階段和水質(zhì)特征，我國的煤層氣采出水主要分為三大類(1)局部地區(qū)的 以懸浮物為主要污染物的采出水。(2)在試生產(chǎn)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(fù)雜，其化學(xué)需氧量(COD)可達(dá) 800-3000mg/L、油類5-60 mg/L。(3)在開采階段，采氣常伴隨大量高礦化度、高鹽度、高硬 度、高硫酸鹽的采出水。由于煤層氣采出水的水質(zhì)水量變化大，成分復(fù)雜，若不對煤層氣采 出水進(jìn)行及時處理，勢必造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。由于我國煤層氣勘探起步較晚，煤層氣采出水處理還未建立起完善的技術(shù)方法體 系；另一方面，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國家對環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)格、國民對環(huán)保意識的提 高，煤層氣采出水處理必將成為煤層氣開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)。但目前，國內(nèi)尚無成型的煤層 氣采出水處理和利用技術(shù)。因此，為促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)適合于我國國情的煤 層氣采出水處理技術(shù)，對煤層氣開采工程中產(chǎn)生的采出水進(jìn)行無害化處理和資源化利用， 是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種煤層氣采出水的混凝處理方法，通過混凝藥 劑聯(lián)用或復(fù)配處理，避免環(huán)境污染，促進(jìn)采出水的無害化處理和資源化利用。技術(shù)方案本發(fā)明的煤層氣采出水的混凝處理方法，采用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑 復(fù)配后藥劑和混凝助劑聯(lián)用，或無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑和混凝助劑聯(lián)用，對煤層氣采出水 進(jìn)行混凝處理，具體步驟如下
a.在煤層氣采出水的出水口處設(shè)置一個預(yù)處理池和一個經(jīng)管路相連通的絮凝沉淀池， 在預(yù)處理池的入水口處設(shè)置裝有將混凝助劑溶解或稀釋為1-50%的混凝助劑水溶液制藥 箱，在預(yù)處理池的出水口處設(shè)置一個裝有將無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑稀釋為 濃度5-100%的水溶液制藥箱，或兩個分別裝有將溶解或稀釋為5-15%的無機(jī)混凝劑水溶液 和溶解或稀釋為0. 1-5%的有機(jī)絮凝劑水溶液制藥箱；
b.在煤層氣采出水引入預(yù)處理池的同時，通過計量泵或流量計向進(jìn)入預(yù)處理池內(nèi)的煤 層氣采出水中滴加混凝助劑水溶液，混合有混凝助劑水溶液的煤層氣采出水進(jìn)入預(yù)處理池 后，停留0. I-Ih從預(yù)處理池的出口流出；
c.在預(yù)處理池的出水口流出煤層氣采出水的同時，通過一個計量泵或流量計在預(yù)處理池出水口處滴加無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑水溶液，或通過兩個計量泵或流量 計分別在預(yù)處理池出水口處間隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀釋無機(jī)混凝劑水溶液和有機(jī)絮 凝劑水溶液，與煤層氣采出水混合一并經(jīng)管路進(jìn)入絮凝沉淀池；
d.經(jīng)藥劑混合后的煤層氣采出水在絮凝沉淀池中停留0. 5 池后排放或進(jìn)一步處理。所述的無機(jī)混凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、氯化鐵、硫酸亞 鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵中的其中一種；
所述的有機(jī)絮凝劑包括聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺-氯化二烯 丙基二甲基銨共聚物、羧甲基纖維素鈉、改性淀粉中的其中一種或兩種組合；
所述的混凝助劑包括水溶性鈣鹽、生石灰、鎂鹽、氫氧化鈉、純堿、鹽酸、硫酸、磷酸鹽、 高錳酸鹽、高鐵酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽、雙氧水中的一種、兩種或三種組合；
所述向進(jìn)入預(yù)處理池內(nèi)的煤層氣采出水中滴加的混凝助劑水溶液的量為0-10000 mg/ L ；所述在預(yù)處理池出水口處滴入煤層氣采出水的無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑 水溶液的量為0. 5-120mg/L ；所述通過兩個計量泵或流量計分別在預(yù)處理池出水口處間 隔滴入煤層氣采出水的無機(jī)混凝劑水溶液和有機(jī)絮凝劑水溶液的量分別為3-150mg/L， 0. 3-15mg/L ；所述無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配時的水溶液在溫度為20-90°C的條件下， 通過攪拌或超聲振蕩進(jìn)行，其中攪拌轉(zhuǎn)速為100-500r/m，超聲頻率為^_40kHz，反應(yīng)時間 為0. 2-3. 5h ；所述無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后藥劑中，有機(jī)絮凝劑與無機(jī)混凝劑中鐵 和氧化鋁的總量的質(zhì)量比為1:2-1 :400。有益效果本發(fā)明針對煤層氣采出水的化學(xué)組分復(fù)雜多變的特點(diǎn)，根據(jù)煤層氣采 出水的水質(zhì)情況，采用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配和混凝助劑聯(lián)用，或無機(jī)混凝劑、有機(jī) 絮凝劑和混凝助劑聯(lián)用，通過一個預(yù)處理池和一個絮凝沉淀池，向煤層采出水中滴加藥劑 水溶液，發(fā)揮多種藥劑的協(xié)同增效作用。當(dāng)煤層氣采出水水質(zhì)較好的情況下，預(yù)處理池也可 作為初沉池使用，此時不需混凝助劑調(diào)理，僅在預(yù)處理池的出口水處通過計量泵或流量計 控制無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配或聯(lián)用的投藥量。不僅可去除煤層采出水中的懸浮物，還 有助于去除油類、多種溶解性離子和其他有機(jī)物等，強(qiáng)化了混凝效能，提高了凈水效果，降 低了水處理成本，減輕了后續(xù)工藝的處理負(fù)荷，避免環(huán)境污染，促進(jìn)采出水的無害化處理和 資源化利用。
具體實施方案本發(fā)明煤層氣采出水的混凝處理方法采用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配后藥劑 和混凝助劑聯(lián)用，或無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑和混凝助劑聯(lián)用，對煤層氣采出水進(jìn)行混凝處 理，所述的無機(jī)混凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵、聚 合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵中的其中一種；所述的有機(jī)絮凝劑包括聚丙烯酰 胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基銨共聚物、羧甲基纖維素 鈉、改性淀粉中的其中一種或兩種組合；所述的混凝助劑包括水溶性鈣鹽、生石灰、鎂鹽、氫 氧化鈉、純堿、鹽酸、硫酸、磷酸鹽、高錳酸鹽、高鐵酸鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽、雙氧水中的一 種、兩種或三種組合；進(jìn)行混凝處理具體步驟如下
a.首先在煤層氣采出水出口處設(shè)置一個預(yù)處理池和一個經(jīng)管路相連通的絮凝沉淀池， 在預(yù)處理池的入水口處設(shè)置裝有將混凝助劑溶解或稀釋為1-50%的混凝助劑水溶液制藥箱，在預(yù)處理池的出水口處設(shè)置一個裝有將無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑稀釋為 濃度5-100%的水溶液制藥箱，或兩個分別裝有將溶解或稀釋為5-15%的無機(jī)混凝劑水溶液 和溶解或稀釋為0. 1-5%的有機(jī)絮凝劑水溶液制藥箱；
無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配時的水溶液在溫度為20-90°C的條件下，通過攪拌或超 聲振蕩進(jìn)行，其中攪拌轉(zhuǎn)速為100-500r/m，超聲頻率為^_40kHz，反應(yīng)時間為0. 2-3.證，得 到穩(wěn)定的混合溶液，無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后藥劑中，有機(jī)絮凝劑與無機(jī)混凝劑中 鐵和氧化鋁的總量的質(zhì)量比為1:2-1 :400。b.在煤層氣采出水引入預(yù)處理池的同時，通過計量泵或流量計向進(jìn)入預(yù)處理池內(nèi) 的煤層氣采出水中滴加混凝助劑水溶液，混合有混凝助劑水溶液的煤層氣采出水進(jìn)入預(yù)處 理池后，停留0.1-Ih從預(yù)處理池的出口流出；所述向進(jìn)入預(yù)處理池內(nèi)的煤層氣采出水中滴 加的混凝助劑水溶液的量為0-10000 mg/L ；
c.在預(yù)處理池的出口流出煤層采出水的同時，通過一個計量泵或流量計在預(yù)處理池 出水口處滴加無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑水溶液，與煤層氣采出水混合一并經(jīng) 管路進(jìn)入絮凝沉淀池，藥劑水溶液滴入煤層氣采出水的量為0. 5-120mg/L ；或通過兩個計 量泵或流量計分別在預(yù)處理池出水口處間隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀釋無機(jī)混凝劑水 溶液和有機(jī)絮凝劑水溶液，與煤層氣采出水混合一并經(jīng)管路進(jìn)入絮凝沉淀池，在預(yù)處理池 出水口處間隔滴入煤層氣采出水的無機(jī)混凝劑水溶液和有機(jī)絮凝劑水溶液的量分別為 3-150mg/L，0. 3_15mg/L ；
d.經(jīng)藥劑混合后的煤層氣采出水在絮凝沉淀池中停留0.5 池后排放或進(jìn)一步深度 處理。實施例1 無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑分別選用市售固體聚合氯化鋁(氧化鋁含量 29%)和40%聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液；
a.聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨的復(fù)配①在20°C時，在攪拌轉(zhuǎn)速為200r/m、 攪拌時間為0. 5h的條件下，將5kg固體聚合氯化鋁溶解形成聚合氯化鋁水溶液50kg ；②直 接使用40%聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液IOOg ；③在20°C時，將②溶液加入①溶液，在轉(zhuǎn) 速為400r/m的條件下攪拌1.證，制得穩(wěn)定的復(fù)配混凝藥劑，其中有機(jī)絮凝劑與無機(jī)混凝劑 中氧化鋁的質(zhì)量比約為1:15;
b.煤層氣采出水經(jīng)預(yù)處理池初沉后流出，在預(yù)處理池出水口設(shè)置1個溶藥箱，攪拌稀 釋復(fù)配后藥劑形成25%的水溶液；通過計量泵或流量計控制投藥量為80mg/L ；
c.加藥后的煤層氣采出水在絮凝沉淀池停留0.8h后，水質(zhì)分析結(jié)果如表1所示，出水 可達(dá)標(biāo)排放。表1聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨復(fù)配對煤層氣采出水的處理結(jié)果
檢測指標(biāo)進(jìn)水出水去除率(％)參考排放限值(mg/L)懸浮物SS (mg/L)3429. 397. 350化學(xué)需氧量CODto (mg/L)10733. 668. 650
注參考排放限值來自《煤炭工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 20似6—2006)》，參考排放限值 均為日最高允許排放濃度
實施例2 無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑分別選用市售固體硫酸鋁(氧化鋁含量15. 6%)和聚 丙烯酰胺；
a.煤層氣采出水經(jīng)預(yù)處理池初沉后流出，在預(yù)處理池出水口設(shè)置2個溶藥箱，分別攪拌溶解固體硫酸鋁和聚丙烯酰胺，稀釋后的濃度分別為15%和0. 5% ；
b.通過計量泵或流量計順次投加稀釋后的聚合氯化鋁、聚二甲基二烯丙基氯化銨溶 液，控制投藥量分別為100mg/L和ang/L，投藥間隔時間為1. 2min ；
c.加藥后的煤層氣采出水在絮凝沉淀池停留Ih后，水質(zhì)分析結(jié)果如表2所示，出水可 達(dá)標(biāo)排放。 表2硫酸鋁、聚丙烯酰胺聯(lián)用對煤層氣采出水的處理結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征是采用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配后 藥劑和混凝助劑聯(lián)用，或無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑和混凝助劑聯(lián)用，對煤層氣采出水進(jìn)行混 凝處理，具體步驟如下a.在煤層氣采出水的出口處設(shè)置一個預(yù)處理池和一個經(jīng)管路相連通的絮凝沉淀池，在 預(yù)處理池的入水口處設(shè)置裝有將混凝助劑溶解或稀釋為1-50%的混凝助劑水溶液制藥箱， 在預(yù)處理池的出水口處設(shè)置一個裝有將無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑稀釋為濃 度5-100%的水溶液制藥箱，或兩個分別裝有將溶解或稀釋為5-15%的無機(jī)混凝劑水溶液和 溶解或稀釋為0. 1-5%的有機(jī)絮凝劑水溶液制藥箱；b.在煤層氣采出水引入預(yù)處理池的同時，通過計量泵或流量計向進(jìn)入預(yù)處理池內(nèi)的煤 層氣采出水中滴加混凝助劑水溶液，混合有混凝助劑水溶液的煤層氣采出水進(jìn)入預(yù)處理池 后，停留0. I-Ih從預(yù)處理池的出口流出；c.在預(yù)處理池的出水口流出煤層氣采出水的同時，通過一個計量泵或流量計在預(yù)處理 池出水口處滴加無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑水溶液，或通過兩個計量泵或流量 計分別在預(yù)處理池出水口處間隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀釋無機(jī)混凝劑水溶液和有機(jī)絮 凝劑水溶液，與煤層氣采出水混合一并經(jīng)管路進(jìn)入絮凝沉淀池；d.經(jīng)藥劑混合后的煤層氣采出水在絮凝沉淀池中停留0.5 池后排放或進(jìn)一步處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述的無機(jī)混 凝劑包括硫酸鋁、氯化鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁、氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、聚合氯 化鋁鐵、聚合硫酸鋁鐵中的其中一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述的有機(jī)絮 凝劑包括聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基銨共聚 物、羧甲基纖維素鈉、改性淀粉中的其中一種或兩種組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述的混凝助 劑包括水溶性鈣鹽、生石灰、鎂鹽、氫氧化鈉、純堿、鹽酸、硫酸、磷酸鹽、高錳酸鹽、高鐵酸 鹽、次氯酸鹽、高氯酸鹽、雙氧水中的一種、兩種或三種組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述向進(jìn)入預(yù) 處理池內(nèi)的煤層氣采出水中滴加的混凝助劑水溶液的量為0-10000 mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述在預(yù)處 理池出水口處滴入煤層氣采出水的無機(jī)混凝劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后的藥劑水溶液的量為 0. 5-120mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述通過兩個 計量泵或流量計分別在預(yù)處理池出水口處間隔滴入煤層氣采出水的無機(jī)混凝劑水溶液和 有機(jī)絮凝劑水溶液的量分別為3-150mg/L，0. 3_15mg/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述無機(jī)混凝 劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配時的水溶液在溫度為20-90°C的條件下，通過攪拌或超聲振蕩進(jìn)行，其 中攪拌轉(zhuǎn)速為100-500r/m，超聲頻率為28_40kHz，反應(yīng)時間為0. 2-3.證。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣采出水的混凝處理方法，其特征在于所述無機(jī)混凝 劑和有機(jī)絮凝劑復(fù)配后藥劑中，有機(jī)絮凝劑與無機(jī)混凝劑中鐵和氧化鋁的總量的質(zhì)量比為 1:2-1 :400。
全文摘要
一種煤層氣采出水的混凝處理方法，采用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配后藥劑和混凝助劑聯(lián)用，或無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑和混凝助劑聯(lián)用，對煤層氣采出水進(jìn)行混凝處理，在煤層氣采出水的出口處設(shè)置預(yù)處理池，在預(yù)處理池的入水口處設(shè)置混凝助劑溶藥箱，通過計量泵或流量計控制混凝助劑的投藥量；經(jīng)混凝助劑調(diào)理之后，再使用無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配或聯(lián)用處理；通過計量泵或流量計控制無機(jī)混凝劑、有機(jī)絮凝劑復(fù)配或聯(lián)用的投藥量，可有效去除煤層氣采出水中的懸浮物，還有助于去除油類、多種溶解性離子和其他有機(jī)物等，減少藥劑使用量，減輕后續(xù)工藝的處理負(fù)荷，便于處理后采出水的達(dá)標(biāo)排放或資源化利用。
文檔編號C02F1/56GK102060363SQ20101061622
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者馮啟言, 吳建光, 楊虹, 琚宜文 申請人:中國礦業(yè)大學(xué), 中國科學(xué)院研究生院, 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司