專利名稱：一種可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理組合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種能去除煤層氣產(chǎn)出水中懸浮物、可溶離子、重金屬等，降低水中C0D、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)含量的水處理組合裝置，可用于單口煤層氣井產(chǎn)出水的處理，運(yùn)行成本低，方便移動(dòng)。處理效果好，實(shí)用性強(qiáng)。
背景技術(shù)：
隨著世界煤層氣資源的規(guī)模性開采，產(chǎn)出水的處理也成為煤層氣環(huán)保技術(shù)的重要組成部分。煤層氣產(chǎn)出水水質(zhì)水量變化大，其主要特征是水質(zhì)呈弱堿性(pH為7. 5-8. 4)，含大量懸浮物，含鹽量高(TDS在4000-5000之間)，部分重金屬、氟離子超標(biāo)。目前，國際上煤層氣產(chǎn)出水處理處置的方法主要是直接排放、地表蒸發(fā)、回注地下，這可能會(huì)污染土壤、河流、湖泊甚至地下水，從而破壞整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)；國內(nèi)還沒有系統(tǒng)的煤層氣產(chǎn)出水處理方案。 因此，開發(fā)適合煤層氣產(chǎn)出水處理的專用技術(shù)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種適用于單口煤層氣井產(chǎn)出水處理的組合裝置，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出水的達(dá)標(biāo)排放，并回用于灌溉綠化、工業(yè)用水以及生活雜用水。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明裝置的主要實(shí)施方案描述如下。一種可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理組合裝置，其包括水處理系統(tǒng)、設(shè)備保護(hù)和移動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)；其中，水處理系統(tǒng)包括三部分A)預(yù)處理單元，B)核心處理單元，C)深度處理單元，各部分由水管相連接；動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與水處理系統(tǒng)電連接，為設(shè)備自主供電；設(shè)備保護(hù)和移動(dòng)系統(tǒng)，包括集裝箱、牽引機(jī)；集裝箱內(nèi)設(shè)保溫層，箱體底部安裝多個(gè)輪子，水處理系統(tǒng)、動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備固裝于箱體內(nèi)底面和側(cè)面上；集裝箱由牽引機(jī)拖帶移動(dòng)。所述的水處理組合裝置，其所述的預(yù)處理單元，為絮凝-沉淀單元，包括兩個(gè)體積為1500L(升)的PE水箱和絮凝劑加藥系統(tǒng)；其中，兩個(gè)水箱由中部的連通水管溝通，在第一個(gè)水箱中實(shí)現(xiàn)污水與絮凝劑的充分混合，在第二個(gè)水箱中實(shí)現(xiàn)固液分離沉淀；加藥系統(tǒng)包括一個(gè)100L的PE加藥箱和一個(gè)計(jì)量泵。所述的水處理組合裝置，其所述計(jì)量泵的型號X003/007，加藥箱和計(jì)量泵由美國PULSAFEEDER提供，所使用的絮凝劑為聚合氯化鋁。所述的水處理組合裝置，其所述的核心處理單元，為吸附-過濾單元，包括活性氧化鋁吸附柱和濾料再生系統(tǒng)；其中，吸附柱為內(nèi)部填充活性氧化鋁的過濾罐，由不同的閥門組合來控制吸附柱的正洗、反洗和再生，其尺寸為O600mmXH1900mm，濾料的有效填充高度為1200mm ;活性氧化鋁濾料堆密度為1100kg/m3，完成一次填充需要400kg，產(chǎn)水32t (噸)需要再生一次；再生系統(tǒng)包括一個(gè)500L(升)的PE再生藥桶和一個(gè)耐酸堿的再生泵。所述的水處理組合裝置，其所述吸附柱的正洗、反洗和再生的控制方法如下A)反洗，時(shí)間約 10_20min ;B)再生,打藥循環(huán)3h (小時(shí))，浸泡5h (小時(shí))以上；C)正洗直至出水變清，不含藥劑殘量；再生藥劑初次配比為3%，即每IOOkg濾料用3kg再生劑，需要12kg再生劑；以后每次重復(fù)利用再生時(shí)，補(bǔ)加I. 5%的再生劑，需用6kg再生劑。所述的水處理組合裝置，其所述耐酸堿的再生泵的型號X_02。
所述的水處理組合裝置，其所述的深度處理單元，為反滲透(RO)系統(tǒng)，包括前處理系統(tǒng)和反滲透主機(jī)；前處理系統(tǒng)包括砂濾器、活性碳過濾器、保安過濾器和阻垢劑加藥箱，其中A)砂濾器，罐體尺寸為0 400mmXH1650mm，材質(zhì)為FRP的高強(qiáng)度玻璃鋼纏繞式，控制器、上下布水器和中心管型號為56FA，石英砂為4-6目，本裝置一次性填充完成需要150kg ；B)活性炭過濾器，罐體尺寸為0 400mmXH1650mm，材質(zhì)為FRP的高強(qiáng)度玻璃鋼纏繞式，控制器、上下布水器和中心管型號為56FA，活性炭為10-24目，本裝置一次性填充完成需要75kg ；C)保安過濾器，材質(zhì)為SUS304，過濾芯過濾精度為5-10iim，使用I. 6MPa的充油防震式壓力表；D)阻垢劑加藥箱，為100L的PE加藥桶，配置型號為X003/007的計(jì)量泵，均由美國PULSAFEEDER 提供；反滲透主機(jī)包括高壓水泵、膜組件；反滲透設(shè)備處理水量為2m3/h，壓力維持在
I.5M Pa時(shí)，產(chǎn)水濃水比為1:1;E)立式多級高壓泵功率為220V/1. 5KW/50Hz，材質(zhì)為SUS304，型號CDL2-130，所使用的低壓保護(hù)開關(guān)型號為HS-206，高壓保護(hù)開關(guān)型號為HS-206，入水電磁閥材質(zhì)為黃銅閥體，型號為DN25 ;壓力表為沖油防震式，型號3. OMPa0所述的水處理組合裝置，其所述水處理系統(tǒng)，在每個(gè)處理單元后設(shè)置污水排放口，實(shí)現(xiàn)在三種不同組合工藝“預(yù)處理”、“預(yù)處理+核心處理”、“預(yù)處理+核心處理+深度處理”之間變換，根據(jù)廢水水質(zhì)水量和出水資源化方式靈活選擇，很好地降低污水處理設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。所述的水處理組合裝置，其所述水處理系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)電路進(jìn)行控制，自動(dòng)化程度高；使用的水管為內(nèi)徑8cm的PVC管。所述的水處理組合裝置，其所述集裝箱，箱體尺寸為7mX2. 4mX 2. 4m(米)，設(shè)有門窗，內(nèi)部設(shè)有金屬支架，以固定設(shè)備，能支持和保護(hù)設(shè)備，避免裝置受天氣變化的干擾，便于移動(dòng)，安全運(yùn)行。所述的水處理組合裝置，其所述發(fā)電機(jī)，為柴油或汽油發(fā)電機(jī)，功率5KW。所述的水處理組合裝置，其操作流程如下通過卡車牽引，將本裝置運(yùn)輸至煤層氣井附近，并固定。在處理煤層氣產(chǎn)出水時(shí)，對本裝置的操作順序如下I)連接電源。發(fā)動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，將總電源開關(guān)連通至柴油機(jī)上。
2)打開原水水泵，通過提升泵，將原水抽取至混合水箱，這時(shí)，絮凝劑加藥裝置的藥劑泵開關(guān)自動(dòng)打開，在輸水管道中實(shí)現(xiàn)原水和藥劑的混合。污水充滿混合水箱后，通過中部連接管，靜置后的清水流至沉淀水箱。當(dāng)“預(yù)處理單元”的兩個(gè)水箱充滿水時(shí)，原水滿指不燈売起，原水水栗自動(dòng)關(guān)閉。3)打開活性氧化鋁吸附柱的正洗閥門，正洗3_5min，關(guān)閉閥門。4)打開砂濾器和活性炭過濾器的正洗閥門，正洗3_5min，關(guān)閉閥門。5)確認(rèn)水處理系統(tǒng)各個(gè)閥門處于連通狀態(tài)，打開高壓水泵開關(guān)，設(shè)備各部分連通，裝置運(yùn)行，進(jìn)行“預(yù)處理+核心處理+深度處理”程序處理產(chǎn)出水。6)若要進(jìn)行“預(yù)處理”程序，則將“預(yù)處理單元”和“核心處理單元”之間的閥門關(guān)閉，連接排水管，運(yùn)行設(shè)備。7)若要進(jìn)行“預(yù)處理+核心處理”，則將“核心處理單元”和“深度處理單元”之間 的閥門關(guān)閉，連接排水管，運(yùn)行設(shè)備。本發(fā)明的有益效果有如下幾點(diǎn)I、本組合裝置可用于單口煤層氣井的產(chǎn)出水處理，省去了集中處理的管線建設(shè)費(fèi)用。2、所有設(shè)備安裝在具有保溫功能的保護(hù)箱內(nèi)，方便移動(dòng)，可根據(jù)需要對不同井的產(chǎn)出水進(jìn)行處理，并能保證設(shè)備一年各個(gè)季節(jié)的正常運(yùn)行。3、本組合裝置結(jié)構(gòu)合理，處理效果良好，不同水處理單元之間的靈活組合，既保證了水凈化效果，又有效降低了處理費(fèi)用。4、本組合裝置占地面積小，操作簡單，受外界條件限制小，尤其適用于產(chǎn)氣井多及偏遠(yuǎn)地區(qū)的煤層氣產(chǎn)出水的處理。


圖I為本發(fā)明的一種可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理裝置及工藝流程示意圖；圖2為本發(fā)明的可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理裝置在集裝箱內(nèi)平面布置圖；附圖3為本發(fā)明裝置的絮凝-沉淀區(qū)原理示意圖。標(biāo)號說明I-混合水箱2-沉淀水箱3-絮凝劑加藥桶4-活性氧化鋁過濾罐5-再生水箱6-砂濾罐7-活性炭過濾罐8-保安過濾器9-阻垢劑加藥桶10-反滲透主機(jī)11-窗戶12-門13-混合水箱14-沉淀水箱15-進(jìn)水口(原水與絮凝劑的混合在管道中完成)16-中部連接管17-沉淀水箱出水口
具體實(shí)施例方式將本發(fā)明的可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出廢水處理裝置，應(yīng)用于山西省呂梁市柳林縣楊家峪煤層氣開采區(qū)。該煤礦區(qū)現(xiàn)由中聯(lián)煤層氣開采公司進(jìn)行煤層氣的開發(fā)，現(xiàn)屬于試生產(chǎn)階段。單井的占地面積為50mX30m(米)，迄今為止，已在楊家峪村開發(fā)了近二十口井。單井產(chǎn)出水經(jīng)抽油機(jī)抽取出地面，由管道輸送到一個(gè)附近的一個(gè)4mX3mX3m(體積為36m3)的沉淀池或是墊有一層塑料的土坑中，經(jīng)過自然沉淀、蒸發(fā)以及滲漏，剩余的廢水需雇車外運(yùn)任意排放，運(yùn)輸費(fèi)用為30元/噸。我們選擇的8號井的日均產(chǎn)出廢水約為8噸，則四五天就需雇車外運(yùn)排放，對煤層氣開采公司也是一個(gè)不小的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
下表I為組合裝置所用到的設(shè)備類型和型號數(shù)據(jù)。表I
權(quán)利要求
1.一種可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理組合裝置，其特征在于，包括水處理系統(tǒng)、設(shè)備保護(hù)和移動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)；其中，水處理系統(tǒng)包括三部分 A)預(yù)處理單元， B)核心處理單元， C)深度處理單元，各部分由水管相連接； 動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)為發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)與水處理系統(tǒng)電連接，為設(shè)備自主供電； 設(shè)備保護(hù)和移動(dòng)系統(tǒng)，包括集裝箱、牽引機(jī)；集裝箱內(nèi)設(shè)保溫層，箱體底部安裝多個(gè)輪子，水處理系統(tǒng)、動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)備固裝于箱體內(nèi)底面和側(cè)面上；集裝箱由牽引機(jī)拖帶移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述的預(yù)處理單元，為絮凝-沉淀單元，包括兩個(gè)體積為1500L的PE水箱和絮凝劑加藥系統(tǒng)；其中，兩個(gè)水箱由中部的連通水管溝通，在第一個(gè)水箱中實(shí)現(xiàn)污水與絮凝劑的充分混合及沉淀，在第二個(gè)水箱中實(shí)現(xiàn)固液分離；加藥系統(tǒng)包括一個(gè)IOOL的PE加藥箱和一個(gè)計(jì)量泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述計(jì)量泵的型號X003/007，加藥箱和計(jì)量泵由美國PULSAFEEDER提供，所使用的絮凝劑為聚合氯化鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述的核心處理單元，為吸附-過濾單元，包括活性氧化鋁吸附柱和濾料再生系統(tǒng)；其中，吸附柱為內(nèi)部填充活性氧化鋁的過濾罐，由不同的閥門組合來控制吸附柱的正洗、反洗和再生，其尺寸為.0600mmXH1900mm，濾料的有效填充高度為1200mm ;活性氧化鋁濾料堆密度為1100kg/m3，完成一次填充需要400kg，產(chǎn)水32t需要再生一次；再生系統(tǒng)包括一個(gè)500L的PE再生藥桶和一個(gè)耐酸堿的再生泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述吸附柱的正洗、反洗和再生的控制方法如下 A)反洗，時(shí)間約10-20min； B)再生，打藥循環(huán)3h，浸泡5h以上； C)正洗直至出水變清，不含藥劑殘量； 再生藥劑初次配比為3%，即每IOOkg濾料用3kg再生劑，需要12kg再生劑；以后每次重復(fù)利用再生時(shí)，補(bǔ)加I. 5%的再生劑，需用6kg再生劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述耐酸堿的再生泵的型號X-02。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述的深度處理單元，為反滲透系統(tǒng)，包括前處理系統(tǒng)和反滲透主機(jī)；前處理系統(tǒng)包括砂濾器、活性碳過濾器、保安過濾器和阻垢劑加藥箱，其中 A)砂濾器，罐體尺寸為0400mmXH1650mm，材質(zhì)為FRP的高強(qiáng)度玻璃鋼纏繞式，控制器、上下布水器和中心管型號為56FA，石英砂為4-6目，本裝置一次性填充完成需要.150kg ； B)活性炭過濾器，罐體尺寸為O400mmXH1650mm，材質(zhì)為FRP的高強(qiáng)度玻璃鋼纏繞式，控制器、上下布水器和中心管型號為56FA，活性炭為10-24目，本裝置一次性填充完成需要.75kg ；C)保安過濾器，材質(zhì)為SUS304，過濾芯過濾精度為5-10iim，使用1.6MPa的充油防震式壓力表； D)阻垢劑加藥箱，為IOOL的PE加藥桶，配置型號為X003/007的計(jì)量泵，均由美國PULSAFEEDER 提供； 反滲透主機(jī)包括高壓水泵、膜組件；反滲透設(shè)備處理水量為2m3/h，壓力維持在I. 5M Pa時(shí)，產(chǎn)水濃水比為I : I; E)立式多級高壓泵功率為220V/1.5KW/50HZ，材質(zhì)為SUS304，型號CDL2-130，所使用的低壓保護(hù)開關(guān)型號為HS-206，高壓保護(hù)開關(guān)型號為HS-206，入水電磁閥材質(zhì)為黃銅閥體，型號為DN25 ;壓力表為沖油防震式，型號3. OMPa0
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述水處理系統(tǒng)，在每個(gè)處理單元后設(shè)置污水排放口，實(shí)現(xiàn)在三種不同組合工藝“預(yù)處理”、“預(yù)處理+核心處理”、“預(yù)處理+核心處理+深度處理”之間變換，根據(jù)廢水水質(zhì)水量和出水資源化方式靈活選擇，很好地降低污水處理設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或8所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述水處理系統(tǒng)由可編程控制器電路進(jìn)行控制，自動(dòng)化程度高；使用的水管為內(nèi)徑8cm的PVC管。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述集裝箱，箱體尺寸為7mX 2. 4mX 2. 4m，設(shè)有門窗，內(nèi)部設(shè)有金屬支架，以固定設(shè)備，能支持和保護(hù)設(shè)備，避免裝置受天氣變化的干擾，便于移動(dòng)，安全運(yùn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)，為柴油或汽油發(fā)電機(jī)，功率5KW。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理組合裝置，其特征在于，操作流程如下通過卡車牽弓丨，將本裝置運(yùn)輸至煤層氣井附近，并固定；在處理煤層氣產(chǎn)出水時(shí)，操作順序如下 1)連接電源。發(fā)動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，將總電源開關(guān)連通至柴油機(jī)上； 2)打開原水水泵，通過提升泵，將原水抽取至混合水箱，這時(shí)，絮凝劑加藥裝置的藥劑泵開關(guān)自動(dòng)打開，在輸水管道中實(shí)現(xiàn)原水和藥劑的混合；污水充滿混合水箱后，通過中部連接管，靜置后的清水流至沉淀水箱；當(dāng)“預(yù)處理單元”的兩個(gè)水箱充滿水時(shí)，原水滿指示燈亮起，原水水泵自動(dòng)關(guān)閉； 3)打開活性氧化鋁吸附柱的正洗閥門，正洗3-5min，關(guān)閉閥門； 4)打開砂濾器和活性炭過濾器的正洗閥門，正洗3-5min，關(guān)閉閥門； 5)確認(rèn)水處理系統(tǒng)各個(gè)閥門處于連通狀態(tài)，打開高壓水泵開關(guān)，設(shè)備各部分連通，裝置運(yùn)行，進(jìn)行“預(yù)處理+核心處理+深度處理”程序處理產(chǎn)出水； 6)若要進(jìn)行“預(yù)處理”程序，則將“預(yù)處理單元”和“核心處理單元”之間的閥門關(guān)閉，連接排水管，運(yùn)行設(shè)備； 7)若要進(jìn)行“預(yù)處理+核心處理”，則將“核心處理單元”和“深度處理單元”之間的閥門關(guān)閉，連接排水管，運(yùn)行設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可移動(dòng)式煤層氣產(chǎn)出水處理組合裝置，涉及水處理設(shè)備技術(shù)，主要包括水處理系統(tǒng)、設(shè)備保護(hù)和移動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)。本組合裝置能夠有效去除煤層氣產(chǎn)出水中懸浮物、可溶離子、重金屬等，降低水中COD、總?cè)芙庑怨腆w(TDS)；在一定程度上避免外界天氣變化而帶來的干擾，便于移動(dòng)，安全運(yùn)行；設(shè)備能夠自主供電，減少對外界條件的依賴，尤其適用于產(chǎn)氣井多及偏遠(yuǎn)地區(qū)產(chǎn)出水的處理。本組合裝置具有結(jié)構(gòu)合理、占地面積小、移動(dòng)方便、處理效果顯著、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C02F9/04GK102745830SQ20111009628
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者劉小寧, 吳建光, 孟憲超, 溫國期, 琚宜文, 胡正義, 黃麗娟 申請人:中國科學(xué)院研究生院, 中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司