专利名称：一种煤层气采出水的混凝处理方法
技术领域：
本发明涉及水处理技术领域，尤其是一种适用于煤层气采出水的混凝处理方法。
背景技术：
煤层气指的是赋存于煤层中的天然气，其开采与利用已日益受到重视。我国是一 个以煤炭为主要能源的国家，煤层气资源十分丰富。据中联公司2005年完成的全国煤层气 资源评价报告，我国埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米。由于国内外的 煤层气开采多以排水降压的方法进行，因而在开采过程中，会产生大量的煤层气采出水。依 据煤层气开采的阶段和水质特征，我国的煤层气采出水主要分为三大类(1)局部地区的 以悬浮物为主要污染物的采出水。(2)在试生产阶段，通常采用压裂法提高煤层气的采收 率，煤层气采出水中多含有压裂液，并由此造成采出水成分复杂，其化学需氧量(COD)可达 800-3000mg/L、油类5-60 mg/L。(3)在开采阶段，采气常伴随大量高矿化度、高盐度、高硬 度、高硫酸盐的采出水。由于煤层气采出水的水质水量变化大，成分复杂，若不对煤层气采 出水进行及时处理，势必造成严重的环境污染。由于我国煤层气勘探起步较晚，煤层气采出水处理还未建立起完善的技术方法体 系；另一方面，随着国民经济的发展及国家对环境保护要求的严格、国民对环保意识的提 高，煤层气采出水处理必将成为煤层气开发的一个重要环节。但目前，国内尚无成型的煤层 气采出水处理和利用技术。因此，为促进环境保护和可持续发展，开发适合于我国国情的煤 层气采出水处理技术，对煤层气开采工程中产生的采出水进行无害化处理和资源化利用， 是十分必要的。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种煤层气采出水的混凝处理方法，通过混凝药 剂联用或复配处理，避免环境污染，促进采出水的无害化处理和资源化利用。技术方案本发明的煤层气采出水的混凝处理方法，采用无机混凝剂、有机絮凝剂 复配后药剂和混凝助剂联用，或无机混凝剂、有机絮凝剂和混凝助剂联用，对煤层气采出水 进行混凝处理，具体步骤如下
a.在煤层气采出水的出水口处设置一个预处理池和一个经管路相连通的絮凝沉淀池， 在预处理池的入水口处设置装有将混凝助剂溶解或稀释为1-50%的混凝助剂水溶液制药 箱，在预处理池的出水口处设置一个装有将无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂稀释为 浓度5-100%的水溶液制药箱，或两个分别装有将溶解或稀释为5-15%的无机混凝剂水溶液 和溶解或稀释为0. 1-5%的有机絮凝剂水溶液制药箱；
b.在煤层气采出水引入预处理池的同时，通过计量泵或流量计向进入预处理池内的煤 层气采出水中滴加混凝助剂水溶液，混合有混凝助剂水溶液的煤层气采出水进入预处理池 后，停留0. I-Ih从预处理池的出口流出；
c.在预处理池的出水口流出煤层气采出水的同时，通过一个计量泵或流量计在预处理池出水口处滴加无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂水溶液，或通过两个计量泵或流量 计分别在预处理池出水口处间隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀释无机混凝剂水溶液和有机絮 凝剂水溶液，与煤层气采出水混合一并经管路进入絮凝沉淀池；
d.经药剂混合后的煤层气采出水在絮凝沉淀池中停留0. 5 池后排放或进一步处理。所述的无机混凝剂包括硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、硫酸亚 铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁中的其中一种；
所述的有机絮凝剂包括聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺-氯化二烯 丙基二甲基铵共聚物、羧甲基纤维素钠、改性淀粉中的其中一种或两种组合；
所述的混凝助剂包括水溶性钙盐、生石灰、镁盐、氢氧化钠、纯碱、盐酸、硫酸、磷酸盐、 高锰酸盐、高铁酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐、双氧水中的一种、两种或三种组合；
所述向进入预处理池内的煤层气采出水中滴加的混凝助剂水溶液的量为0-10000 mg/ L ；所述在预处理池出水口处滴入煤层气采出水的无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂 水溶液的量为0. 5-120mg/L ；所述通过两个计量泵或流量计分别在预处理池出水口处间 隔滴入煤层气采出水的无机混凝剂水溶液和有机絮凝剂水溶液的量分别为3-150mg/L， 0. 3-15mg/L ；所述无机混凝剂和有机絮凝剂复配时的水溶液在温度为20-90°C的条件下， 通过搅拌或超声振荡进行，其中搅拌转速为100-500r/m，超声频率为^_40kHz，反应时间 为0. 2-3. 5h ；所述无机混凝剂和有机絮凝剂复配后药剂中，有机絮凝剂与无机混凝剂中铁 和氧化铝的总量的质量比为1:2-1 :400。有益效果本发明针对煤层气采出水的化学组分复杂多变的特点，根据煤层气采 出水的水质情况，采用无机混凝剂、有机絮凝剂复配和混凝助剂联用，或无机混凝剂、有机 絮凝剂和混凝助剂联用，通过一个预处理池和一个絮凝沉淀池，向煤层采出水中滴加药剂 水溶液，发挥多种药剂的协同增效作用。当煤层气采出水水质较好的情况下，预处理池也可 作为初沉池使用，此时不需混凝助剂调理，仅在预处理池的出口水处通过计量泵或流量计 控制无机混凝剂、有机絮凝剂复配或联用的投药量。不仅可去除煤层采出水中的悬浮物，还 有助于去除油类、多种溶解性离子和其他有机物等，强化了混凝效能，提高了净水效果，降 低了水处理成本，减轻了后续工艺的处理负荷，避免环境污染，促进采出水的无害化处理和 资源化利用。
具体实施方案本发明煤层气采出水的混凝处理方法采用无机混凝剂、有机絮凝剂复配后药剂 和混凝助剂联用，或无机混凝剂、有机絮凝剂和混凝助剂联用，对煤层气采出水进行混凝处 理，所述的无机混凝剂包括硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、硫酸亚铁、聚 合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝铁中的其中一种；所述的有机絮凝剂包括聚丙烯酰 胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基铵共聚物、羧甲基纤维素 钠、改性淀粉中的其中一种或两种组合；所述的混凝助剂包括水溶性钙盐、生石灰、镁盐、氢 氧化钠、纯碱、盐酸、硫酸、磷酸盐、高锰酸盐、高铁酸盐、次氯酸盐、高氯酸盐、双氧水中的一 种、两种或三种组合；进行混凝处理具体步骤如下
a.首先在煤层气采出水出口处设置一个预处理池和一个经管路相连通的絮凝沉淀池， 在预处理池的入水口处设置装有将混凝助剂溶解或稀释为1-50%的混凝助剂水溶液制药箱，在预处理池的出水口处设置一个装有将无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂稀释为 浓度5-100%的水溶液制药箱，或两个分别装有将溶解或稀释为5-15%的无机混凝剂水溶液 和溶解或稀释为0. 1-5%的有机絮凝剂水溶液制药箱；
无机混凝剂和有机絮凝剂复配时的水溶液在温度为20-90°C的条件下，通过搅拌或超 声振荡进行，其中搅拌转速为100-500r/m，超声频率为^_40kHz，反应时间为0. 2-3.证，得 到稳定的混合溶液，无机混凝剂和有机絮凝剂复配后药剂中，有机絮凝剂与无机混凝剂中 铁和氧化铝的总量的质量比为1:2-1 :400。b.在煤层气采出水引入预处理池的同时，通过计量泵或流量计向进入预处理池内 的煤层气采出水中滴加混凝助剂水溶液，混合有混凝助剂水溶液的煤层气采出水进入预处 理池后，停留0.1-Ih从预处理池的出口流出；所述向进入预处理池内的煤层气采出水中滴 加的混凝助剂水溶液的量为0-10000 mg/L ；
c.在预处理池的出口流出煤层采出水的同时，通过一个计量泵或流量计在预处理池 出水口处滴加无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂水溶液，与煤层气采出水混合一并经 管路进入絮凝沉淀池，药剂水溶液滴入煤层气采出水的量为0. 5-120mg/L ；或通过两个计 量泵或流量计分别在预处理池出水口处间隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀释无机混凝剂水 溶液和有机絮凝剂水溶液，与煤层气采出水混合一并经管路进入絮凝沉淀池，在预处理池 出水口处间隔滴入煤层气采出水的无机混凝剂水溶液和有机絮凝剂水溶液的量分别为 3-150mg/L，0. 3_15mg/L ；
d.经药剂混合后的煤层气采出水在絮凝沉淀池中停留0.5 池后排放或进一步深度 处理。实施例1 无机混凝剂、有机絮凝剂分别选用市售固体聚合氯化铝(氧化铝含量 29%)和40%聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液；
a.聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵的复配①在20°C时，在搅拌转速为200r/m、 搅拌时间为0. 5h的条件下，将5kg固体聚合氯化铝溶解形成聚合氯化铝水溶液50kg ；②直 接使用40%聚二甲基二烯丙基氯化铵水溶液IOOg ；③在20°C时，将②溶液加入①溶液，在转 速为400r/m的条件下搅拌1.证，制得稳定的复配混凝药剂，其中有机絮凝剂与无机混凝剂 中氧化铝的质量比约为1:15;
b.煤层气采出水经预处理池初沉后流出，在预处理池出水口设置1个溶药箱，搅拌稀 释复配后药剂形成25%的水溶液；通过计量泵或流量计控制投药量为80mg/L ；
c.加药后的煤层气采出水在絮凝沉淀池停留0.8h后，水质分析结果如表1所示，出水 可达标排放。表1聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵复配对煤层气采出水的处理结果
检测指标进水出水去除率(％)参考排放限值(mg/L)悬浮物SS (mg/L)3429. 397. 350化学需氧量CODto (mg/L)10733. 668. 650
注参考排放限值来自《煤炭工业污染物排放标准(GB 20似6—2006)》，参考排放限值 均为日最高允许排放浓度
实施例2 无机混凝剂、有机絮凝剂分别选用市售固体硫酸铝(氧化铝含量15. 6%)和聚 丙烯酰胺；
a.煤层气采出水经预处理池初沉后流出，在预处理池出水口设置2个溶药箱，分别搅拌溶解固体硫酸铝和聚丙烯酰胺，稀释后的浓度分别为15%和0. 5% ；
b.通过计量泵或流量计顺次投加稀释后的聚合氯化铝、聚二甲基二烯丙基氯化铵溶 液，控制投药量分别为100mg/L和ang/L，投药间隔时间为1. 2min ；
c.加药后的煤层气采出水在絮凝沉淀池停留Ih后，水质分析结果如表2所示，出水可 达标排放。 表2硫酸铝、聚丙烯酰胺联用对煤层气采出水的处理结果
权利要求
1.一种煤层气采出水的混凝处理方法，其特征是采用无机混凝剂、有机絮凝剂复配后 药剂和混凝助剂联用，或无机混凝剂、有机絮凝剂和混凝助剂联用，对煤层气采出水进行混 凝处理，具体步骤如下a.在煤层气采出水的出口处设置一个预处理池和一个经管路相连通的絮凝沉淀池，在 预处理池的入水口处设置装有将混凝助剂溶解或稀释为1-50%的混凝助剂水溶液制药箱， 在预处理池的出水口处设置一个装有将无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂稀释为浓 度5-100%的水溶液制药箱，或两个分别装有将溶解或稀释为5-15%的无机混凝剂水溶液和 溶解或稀释为0. 1-5%的有机絮凝剂水溶液制药箱；b.在煤层气采出水引入预处理池的同时，通过计量泵或流量计向进入预处理池内的煤 层气采出水中滴加混凝助剂水溶液，混合有混凝助剂水溶液的煤层气采出水进入预处理池 后，停留0. I-Ih从预处理池的出口流出；c.在预处理池的出水口流出煤层气采出水的同时，通过一个计量泵或流量计在预处理 池出水口处滴加无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂水溶液，或通过两个计量泵或流量 计分别在预处理池出水口处间隔0. 3-1. 5min滴加溶解或稀释无机混凝剂水溶液和有机絮 凝剂水溶液，与煤层气采出水混合一并经管路进入絮凝沉淀池；d.经药剂混合后的煤层气采出水在絮凝沉淀池中停留0.5 池后排放或进一步处理。
2.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述的无机混 凝剂包括硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯 化铝铁、聚合硫酸铝铁中的其中一种。
3.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述的有机絮 凝剂包括聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、丙烯酰胺-氯化二烯丙基二甲基铵共聚 物、羧甲基纤维素钠、改性淀粉中的其中一种或两种组合。
4.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述的混凝助 剂包括水溶性钙盐、生石灰、镁盐、氢氧化钠、纯碱、盐酸、硫酸、磷酸盐、高锰酸盐、高铁酸 盐、次氯酸盐、高氯酸盐、双氧水中的一种、两种或三种组合。
5.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述向进入预 处理池内的煤层气采出水中滴加的混凝助剂水溶液的量为0-10000 mg/L。
6.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述在预处 理池出水口处滴入煤层气采出水的无机混凝剂和有机絮凝剂复配后的药剂水溶液的量为 0. 5-120mg/L。
7.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述通过两个 计量泵或流量计分别在预处理池出水口处间隔滴入煤层气采出水的无机混凝剂水溶液和 有机絮凝剂水溶液的量分别为3-150mg/L，0. 3_15mg/L。
8.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述无机混凝 剂和有机絮凝剂复配时的水溶液在温度为20-90°C的条件下，通过搅拌或超声振荡进行，其 中搅拌转速为100-500r/m，超声频率为28_40kHz，反应时间为0. 2-3.证。
9.根据权利要求1所述的煤层气采出水的混凝处理方法，其特征在于所述无机混凝 剂和有机絮凝剂复配后药剂中，有机絮凝剂与无机混凝剂中铁和氧化铝的总量的质量比为 1:2-1 :400。
全文摘要
一种煤层气采出水的混凝处理方法，采用无机混凝剂、有机絮凝剂复配后药剂和混凝助剂联用，或无机混凝剂、有机絮凝剂和混凝助剂联用，对煤层气采出水进行混凝处理，在煤层气采出水的出口处设置预处理池，在预处理池的入水口处设置混凝助剂溶药箱，通过计量泵或流量计控制混凝助剂的投药量；经混凝助剂调理之后，再使用无机混凝剂、有机絮凝剂复配或联用处理；通过计量泵或流量计控制无机混凝剂、有机絮凝剂复配或联用的投药量，可有效去除煤层气采出水中的悬浮物，还有助于去除油类、多种溶解性离子和其他有机物等，减少药剂使用量，减轻后续工艺的处理负荷，便于处理后采出水的达标排放或资源化利用。
文档编号C02F1/56GK102060363SQ20101061622
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者冯启言, 吴建光, 杨虹, 琚宜文 申请人:中国矿业大学, 中国科学院研究生院, 中联煤层气有限责任公司