可供借鉴的煤层气采出水处理方法

图 4 含悬浮物矿井水处理工艺流程示意图
以上方法处理矿井水 ,流程比较简单 ,处理效果较好 。 晋城矿务局采用图 5 所示的处理工艺 。
图 5 气浮法处理矿井水流程示意图
在以上处理流程中 ,混凝剂的选择比较重要 ,目前大多 数煤矿采用聚合铝作混凝剂 ,有个别煤矿试验将聚丙烯酰胺 絮凝剂配合混凝剂投放 ,得到良好的处理效果 。
处理方法
1. 酸性矿井水
(1) 中和法 。国内处理酸性矿井水主要采用中和处理 法 ,中和剂是各种碱性物质 。以石灰石为中和剂的主要有石 灰石中和滚筒过滤法 、升流膨胀过滤中和法 ;以石灰为中和 剂的主要有石灰乳井下注入中和法和石灰乳中和处理法 。 工艺流程如图 1 、2 所示 。
图 1 石灰 —石灰石中和滚筒过滤法工艺流程示意图
生产与技术应用 天 然 气 工 业 1998 年 3 月
可供借鉴的煤层气采出水处理方法
中国石油天然气总公司环境监测总站 潘红磊 吴东平
煤层气的开采会带来一系列环境问题 ,其中最显著的是 采出水的排放问题 ,所以应非常重视煤层气采出水的处理及 综合利用 。
图 3 酸性矿井水生化处理流程示意图
通过实验 ,处理效果较好 。 (4) 粉煤灰处理法 。含碱性氧化物并具有一定吸附特性 的粉煤灰不仅可中和酸性矿井水 ,而且对 Fe2 + 的去除率较 高。 2. 高悬浮物矿井水 混凝 、沉淀 、过滤是含悬浮物矿井水净化过程中必不可 少的单元过程 ,混凝和沉淀操作不仅可去除原水中 95 %以 上的悬浮物和 90 %左右的细菌 ,还保证未能沉淀的细小矾 花在后续的过滤操作中能被滤料截留 。 兖州矿区矿井水处理工艺流程见图 4 。
3. 完井油管柱的优化 在井下作业过程中 ,因大部分套管尺寸已确定 ,往往忽
视了油管的尺寸及下入深度 。油管尺寸的确定可根据两方 面来确定 :一方面根据储层产能情况 ,利用节点分析法来确 定 ;另一方面 ,由于压裂酸化施工油管摩阻与油管直径的 5 次方成反比 ,应根据压裂酸化施工时确保地层压开来确定 。 而油管下入深度 ,包括复合油管各段的下入深度 ,在现场施 工中 ,应考虑到储层的均质性及渗透率 、边水活跃情况来确 定 。如罐 25 井 ,产层为 127 mm 尾 管 射 孔 完 成 , 修 井 前
水质较好的矿井水经混凝 、过滤即可达到饮用水标准 , 矿化度较高的矿井水须进行反渗透处理 。
大多数矿井水经一般处理后都可用于绿化 。 由以上资料可知 ,煤层气采出水的水质会随着开发地域 的不同而不同 ,在处理前应先进行监测分析 ,确定水质类型 , 然后再根据技术经济分析结果和当地用水情况 ,确定煤层气 采出水的处理方法和用向 。
62 mm 油管已下入尾管 571. 72 m ,使油套环空狭小致使气 井生产异常 ,井下作业后换 50. 7 mm 油管下入产层上部
5 m ,酸化后排液正常生产 ,产气达 40 ×104～43 ×104 m3/ d 。 另外 ,还应注重措施效果评价及安全 、环保等方面的问
题。
结 论
通过对井下作业整个系统的优化克服盲目性 ,完善作业 措施 ,提高施工效果 。井下作业应积极 、早期涉入采气工艺 的制定和后期管理 。在一个区块 、一个构造进行几口井的优 化对指导其它井的作业有积极意义 。
(编辑 赵 勤)·85 ·图 2 石灰石升流式膨胀过滤池中和法工艺流程示意图 (2) 湿地处理法 。它是国外近年来研究的一项新技术 。
这种方法成本低 、易操作 、效率高 。湿地植物去除酸性矿井 水中金属离子是通过吸附 (主要是离子交换) 、消耗 (植物摄 取) 、简易过滤作用来实现的 。此外 ,泥碳基质对铁离子有吸 附氧化的作用 、沼泽地存在的大量脱硫弧菌对硫酸根有去除 作用 。
3. 含盐矿井水 (1) 经沉降后回用 。矿井水作为中水已由煤科总院杭州 环保所进行了可行性研究 ,提出的工艺流程为 :矿井水 →地 面沉降池 →集水井 →一级泵房 →孔式旋流反应池 →斜管沉 淀池 →重式无阀滤池 →清水池 →二级泵房 →供水管网 。 此工艺处理不能降低矿井水硬度和矿化度 ,仅可作为建 筑 、消防 、灭尘等用水 。但在上述方案基础上 ,增加淡化处理 系统 ,矿井水可达到饮用水标准 。
煤层气的勘探开发在我国是一项新兴的技术 ,水处理尚 没有成型的技术设备 ,而煤矿矿井水处理的研究和应用已经 相对成熟 ,因此我们对煤矿矿井水的水质特点 、处理及利用 方法进行了调研 ,以期获得启迪和借鉴 。
水质情况
煤矿矿井水的水质按酸碱度可分为酸性 、中性和碱性三 种 。 ①酸性矿井水存在于大多数南方煤矿中 ,p H 值一般为 3. 0～3. 5 ,有时达 2. 0 。含有大量 Fe2 + 的酸性矿井水几乎是 无色透明的 ,但如果将这种废水直接排入河流 ,废水的 p H 值就会猛然增高 ,废水中的 Fe2 + 逐渐变为不溶性的赤褐色 氧化铁沉淀 ,同时水中溶解氧急剧下降 ,严重污染环境 ,且这 种水处理较困难 。 ②中性和碱性矿井水存在于我国中原及 北方大多数煤矿 ,这两种水处理比酸性水较为容易 。
按所含的污染物分 ,矿井水主要分为以下几种 : ①高悬 浮物矿井水 ,全国绝大多数煤矿的矿井水都含有较高的悬浮 物 ,以煤粉为主 ; ②高矿化度矿井水 ,许多地区的煤矿矿井水 矿化度较高 ,尤其是地下水含盐量较大的地区 ; ③水质较好 的矿井水 ,这类矿井水水质与饮用水标准相比 ,仅悬浮物等 几项超标 ; ④含有氟化物的矿井水 ; ⑤含重金属及其它特殊 污染物的矿井水 。
图 6 反渗透处理含盐矿井水流程示意图
一般混凝过滤水处理成本为 0. 4 元/ t 水 ,反渗透水处理 成本为 1～2 元/ t 水 。
4. 含有氟化物的矿井水 (1) 石灰乳沉淀法 。加适量石灰乳于高氟矿井水 ,在软 化硬水的同时 ,除去部分氟离子 ,生成氟化钙沉淀 。 (2) 铝盐凝聚法 。常用的凝聚剂有 AlCl3 、聚合碱式氯化 铝 (简称 PAC) 等铝盐 ,其中 PAC 的凝聚效果优于 AlCl3 。铝 盐的水解产物容易吸附水中悬浮物和胶体状态氟化物 ,但是 难以吸附游离态半径很小的氟离子 。 (3) 离子交换法 。离子交换是通用的饮用水除氟方法 , 目前使用较多的吸附 、交换剂是活性氧化铝和羟基磷酸钙 , 近年来后者的使用呈上升趋势 。 (4) 电凝聚法 。电凝聚是电解 、水解 、吸附 、凝聚沉降的 综合过程 ,和铝盐凝聚法相比 ,它多了电解过程 。电凝聚法 除氟的工艺流程是 :高氟水 →沉淀 →调解酸度 →电解槽除氟 →净化 →消毒 →饮用水 。 5. 含其它污染物的矿井水 重金属 、有机物的污染物一般吸附在颗粒物上 ,且浓度 较低 ,通过一般的混凝过滤方法可以去除 。
(编辑 曹 丽)
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第 18 卷第 2 期 天 然 气 工 业 生产与技术应用
(3) 生化处理法 。用微生物氧化酸性矿井水中的铁离 子 ,并利用该铁离子制取 PFS(聚合硫酸铁) 。工艺流程简图 如图 3 。
(2) 反渗透处理 。适用于含盐量高 、永久硬度大的水处 理 ,脱盐率 90 %以上 ,脱硬率 95 %以上 。该方法设备体积 小 ,可连续操作 ,出水水质稳定 ,流程如图 6 。
利用方法
矿井水重复利用大体可以归纳为三类 ,即生活用水 、工 业用水和绿化用水 。
工业用水可以划分为三小类 : ①灌浆和冲渣用水 。酸性 矿井水经中和 、沉淀处理后 ,即可满足此类用水要求 ;中性和 碱性矿井水只经沉淀处理即可 ; ②洗煤厂生产补充用水 、井 下消防洒水 、煤层注水 、地面防尘用水等 ,要求比一类用水水 质高一些 。一般矿井水经混凝 、沉淀处理后 ,方可满足此类 用水要求 ; ③锅炉用水 、冷却用水 ,这类用水要求高 ,矿井水 处理后 ,必须经电渗析等深度处理后 ,方可满足要求 。