一种处理煤层气采出水的设备及工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种处理煤层气采出水的设备及工艺，属于污水处理技术领域。该设备包括：用于将所述煤层气采出水搅拌均匀的均质罐；与所述均质罐连通的用于降低CODCr的催化氧化器；与所述催化氧化器连通的用于去除氟离子、硫离子的离子去除器；与所述离子去除器连通的用于分离沉淀的絮凝沉淀罐；在所述催化氧化器中设置有电化学氧化装置和填料催化氧化装置；所述离子去除器中设置有电化学装置；所述电化学装置包括两个电极，在一个电极或者两个电极上具有催化剂层，所述催化剂为上海乐泽环境工程有限公司生产销售的IR-CF催化剂。本发明专利技术的设备可以有效去除煤层气采出水中硫化物、有机物等还原性物质，氟化物和悬浮物，可以达到中国标准GB8978-1996中的一级排放标准。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理煤层气采出水的设备及工艺，属于污水处理

技术介绍
煤层气俗称“瓦斯”，它是成煤过程中生成、并以吸附状态赋存于煤层的自储式天然气体。煤层气在采气过程中，会有部分水气被带入地表，称作采出水。煤层排水水质和水量因各地区水文地质条件不同而不同。通常，煤层气采出水具有较高的碱性，含有较多的钠、钡、重碳酸盐、铁，并有较强的导电性，且其中富含杂质气体和有毒、有害物质。影响采出水水质的因素很多，不同地区甚至同一地区不同埋藏深度，其水质也不一样。我国适宜大规模开发煤层气的地区多分布在华北、西北干旱地区。若不对煤层气采出水做处理就对其进行粗放型外排，不仅污染了当地水资源与土地资源，更是对水资源极大的浪费，因此合理有效的处理煤层气采出水是我国的重点工程。中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，CODCr(采用重铬酸钾作为氧化剂测定出的化学耗氧量，按照《GB11914-89化学需氧量的测定标准》测定)，即重铬酸盐指数，反映了水中受还原性物质污染的程度)居高不下，增大处理难度；(3)在开采阶段，采气常伴有大量矿化度、高盐、硬度等指标居高不下的采出水，这些都增加了我国煤层气采出水的水质水量变化波动性，从而导致其处理难度增大。与《污水综合排放标准GB8978-1996》一级排放标准对比可以看出，煤层气采出水中超标的物质为CODCr、氟化物、硫化物以及悬浮物。目前，降低CODCr的方法为氧化法，分为氧化剂氧化法以及高级氧化法。由于煤层气采出水水质波动性大，添加氧化剂用以降低CODCr的方法并不可行，这是因为采出水水质的CODCr波动较大，而加药设备的加药量则是固定添加，这在很大程度上会造成氧化剂添加量的不够或过量，虽然加药设备的加药量可根据废水实际CODCr值做调节，但这需要详细的计算与调整，无法在现场设备运行时迅速调节。常用的高级氧化法为高温高压湿式氧化，Fenton法，O3/UV/H2O2等，这些方法运行成本比较高，设备结构复杂，不适用于小水量且地点比较分散的煤层气采出废水处理。传统的氟化物、硫化物处理方法多采用化学沉淀法，即将废水调节至一定pH值范围内，然后添加化学物质(如CaCl2)，使废水中的F-、S2-与添加的化学物质中的阳离子(如Ca2+)形成氟化物与硫化物的沉淀(如CaF2、CaS)，这种工艺原理简单易懂，但是由于该工艺在运行过程中不断投入的化学物质，相应的药剂费用比较高，并且现场药剂运行、存储、配药等系统操作工作比较繁琐，对于小水量多点源的煤层气处理系统来说管理维护工作比较大。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：现有的废水处理方法不能够同时稳定地去除处理煤层气采出水中的硫化物、有机物等还原性物质(以CODcr表征)，氟化物和悬浮物。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，本专利技术提供一种能够同时稳定地去除处理煤层气采出水中的硫化物、有机物等还原性物质(以CODcr表征)，氟化物和悬浮物的处理煤层气采出水的设备及工艺。具体而言，包括以下的技术方案：本专利技术一方面提供了一种处理煤层气采出水的设备，所述设备包括：用于将所述煤层气采出水搅拌均匀的均质罐；与所述均质罐连通的用于降低CODCr的催化氧化器；与所述催化氧化器连通的用于去除氟离子、硫离子的离子去除器；与所述离子去除器连通的用于分离沉淀的絮凝沉淀罐；在所述催化氧化器中设置有电化学氧化装置和填料催化氧化装置；所述离子去除器中设置有电化学装置；所述电化学装置包括两个电极，在一个电极或者两个电极上具有催化剂层，所述催化剂为上海乐泽环境工程有限公司生产销售的IR-CF催化剂。具体地，所述填料催化氧化装置中有催化剂柱，在所述催化剂柱中放置有能够催化氧气的氧化反应的催化剂。具体地，所述均质罐通过泵和所述催化氧化器连通。具体地，所述絮凝沉淀罐包括絮凝反应区和沉淀过滤区。具体地，所述絮凝沉淀罐上还连接有絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置。具体地，所述絮凝沉淀罐后还设置有用于回收处理后的煤层气采出水的清水罐。具体地，在所述均质罐中设置有搅拌装置。具体地，在所述均质罐中的搅拌装置为曝气装置。具体地，所述泵连接在所述均质罐的下部，并且所述泵连接在所述催化氧化器的下部。具体地，在所述均质罐上部具有煤层气采出水进水口。具体地，在所述催化氧化器上部具有煤层气采出水出水口，在所述离子去除器下部具有煤层气采出水进水口。具体地，在所述絮凝沉淀罐沉淀过滤区上部具有上清液出水口，在所述絮凝沉淀罐沉淀过滤区底部具有沉淀排放口。本专利技术的另一方面提供一种处理煤层气采出水的工艺，所述工艺包括以下步骤：步骤(1)，将所述煤层气采出水输送至具有搅拌装置的均质罐，通过所述均质罐的搅拌装置将煤层气采出水搅拌均匀；步骤(2)，将步骤(1)中搅拌均匀的煤层气采出水输送至催化氧化器，在所述催化氧化器内对所述煤层气采出水进行氧化，以降低所述煤层气采出水的CODCr；在所述催化氧化器中设置有电化学氧化装置和填料催化氧化装置；步骤(3)，将来自于步骤(2)的煤层气采出水输送至离子去除器，在所述离子去除器中将所述煤层气采出水中的氟离子转化为沉淀，将硫离子转化为硫酸根；所述离子去除器中设置有电化学装置；所述电化学装置包括两个电极，在一个电极或者两个电极上具有催化剂层，所述催化剂为上海乐泽环境工程有限公司生产销售的IR-CF催化剂。步骤(4)，将来自于步骤(3)中煤层气采出水及所述煤层气采出水中生成的沉淀一起输送至包括絮凝反应区和沉淀过滤区的絮凝沉淀罐，使沉淀在所述絮凝反应区进一步沉降，得到上清液与沉淀；在所述沉淀过滤区通过过滤使上清液与沉淀分离。具体地，步骤(4)中所得上清液被输送至清水罐回收利用或者直接排放。具体地，在步骤(4)中，在所述絮凝沉淀罐内加入絮凝剂以及助凝剂促进沉淀沉降。具体地，在步骤(4)中，所述絮凝剂为聚合氯化铝，所述助凝剂为聚丙烯酰胺。具体地，在步骤(2)中，所述电化学氧化装置所用阴极为石墨，阳极为钛涂钌电极。具体地，在步骤(1)中，所述均质罐的搅拌装置为曝气装置。具体地，在步骤(2)中，所述填料催化氧化装置中有催化剂柱，在所述催化剂柱中放置有能够催本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理煤层气采出水的设备，其特征在于，所述设备包括：用于将所述煤层气采出水搅拌均匀的均质罐；与所述均质罐连通的用于降低CODCr的催化氧化器；与所述催化氧化器连通的用于去除氟离子、硫离子的离子去除器；与所述离子去除器连通的用于分离沉淀的絮凝沉淀罐；在所述催化氧化器中设置有电化学氧化装置和填料催化氧化装置；所述离子去除器中设置有电化学装置；所述电化学装置包括两个电极，在一个电极或者两个电极上具有催化剂层，所述催化剂为上海乐泽环境工程有限公司生产销售的IR‑CF催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种处理煤层气采出水的设备，其特征在于，所述设备包括：用于将所
述煤层气采出水搅拌均匀的均质罐；与所述均质罐连通的用于降低CODCr的催
化氧化器；与所述催化氧化器连通的用于去除氟离子、硫离子的离子去除器；
与所述离子去除器连通的用于分离沉淀的絮凝沉淀罐；
在所述催化氧化器中设置有电化学氧化装置和填料催化氧化装置；
所述离子去除器中设置有电化学装置；所述电化学装置包括两个电极，在
一个电极或者两个电极上具有催化剂层，所述催化剂为上海乐泽环境工程有限
公司生产销售的IR-CF催化剂。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述填料催化氧化装置中有
催化剂柱，在所述催化剂柱中放置有能够催化氧气的氧化反应的催化剂。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述均质罐通过泵和所述催
化氧化器连通。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述絮凝沉淀罐包括絮凝反
应区和沉淀过滤区。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述絮凝沉淀罐上还连接有
絮凝剂加药装置和助凝剂加药装置。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述絮凝沉淀罐后还设置有
用于回收处理后的煤层气采出水的清水罐。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述均质罐中设置有搅拌
装置。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，在所述均质罐中的搅拌装置
为曝气装置。
9.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述泵连接在所述均质罐的
下部，并且所述泵连接在所述催化氧化器的下部。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述均质罐上部具有煤
层气采出水进水口。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述催化氧化器上部具
有煤层气采出水出水口，在所述离子去除器下部具有煤层气采出水进水口。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述絮凝沉淀罐沉淀过
滤区上部具有上清液出水口，在所述絮凝沉淀罐沉淀过滤区底部具有沉淀排放
口。
13.一种处理煤层气采出水的工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
步骤(1)，将所述煤层气采出水输送至具有搅拌装置的均质罐，通过所述
均质罐的搅拌装置将煤层气采出水搅拌均匀；
步骤(2)，将步骤(1)中搅拌均匀的煤层气采出水输送至催化氧化器，在
所述催化氧化器内对所述煤层气采出水进行氧化，以降低所述煤层气采出水的
CODCr；

【专利技术属性】
技术研发人员：伦伟杰，张卫兵，张志贵，王晓勇，杨健，苏晓倩，底国彬，郑海英，赵董艳，刘炜，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团工程设计有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11