煤層氣開采廢水處理方法與技術研究

霍建元

摘 ?要：現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展， 社會上對煤礦資源的需求量越來越大，在石油開采過程中提升煤層氣開采效率及產(chǎn)量屬于重要的要求，而這些需要對煤層氣開采工藝技術進行合理應用。此外，在煤層氣開采中對環(huán)境保護的要求也不斷提升，為減少煤層氣開采對環(huán)境造成的影響，需要有效進行廢水處理。針對這一情況，文章主要分析研究煤層氣采工藝技術及廢水處理，以保證為有效進行煤層氣開采及廢水處理提供更好的依據(jù)及支持，使煤層氣開采取得滿意成果。

關鍵詞：煤層氣開采;廢水處理方法;技術

引言

煤層氣在開發(fā)利用過程中會對水、空氣、土壤、生態(tài)等環(huán)境要素產(chǎn)生一系列不利影響，其中對水環(huán)境的影響最大。煤層氣開采過程中產(chǎn)生的廢水主要有三種類型，即鉆井廢液、壓裂返排液和煤層氣采出水。在勘探過程中，如果鉆井作業(yè)產(chǎn)生的鉆井廢液和壓裂作業(yè)作為增產(chǎn)措施產(chǎn)生的壓裂返排液不經(jīng)處理直接排放，會不同程度地影響植物生長、土壤理化性質(zhì)和漁業(yè)。甚至惡化了自然水體。如果產(chǎn)出的高礦化度、高礦化度的水未經(jīng)處理直接灌入農(nóng)田，會造成作物減產(chǎn)、土壤鹽堿化，甚至破壞農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。因此，通過煤層氣開采的研究廢水處理方法和技術，提高各種污染物的去除率在廢水，使其達到排放的標準，為實現(xiàn)煤層氣開采過程中環(huán)境保護具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1煤層氣開采廢水的危害

相關資料表明，礦井水中普遍含有CODCr和SS，它們具有一定的酸性和毒性。因此，水污染問題非常嚴重，甚至對該地區(qū)的地下水和地表水系統(tǒng)造成嚴重破壞。此外，煤層甲烷生產(chǎn)中常見油類污染物，這種水殘渣在地表難以清除。一旦油膜在地面孔隙之間形成，就破壞了土壤原有的內(nèi)部結構，阻礙小分子的自由運動。這將導致作物沒有吸收養(yǎng)分，不再生長，甚至導致作物死亡，甚至大面積歉收。一般來說，煤層氣開采污染的主要來源是有機質(zhì)。煤礦企業(yè)在開采煤層時將甲烷輸送到水中時的微小粉末，會造成水污染，對水體的污染通常表現(xiàn)為灰色和黑色，一些污水和泥漿以及油污，一旦油污進入水中就會有很多聚集在一起，最終發(fā)酵后會產(chǎn)生大量的微生物，這些微生物一旦過多，會導致水質(zhì)的惡化，不僅影響水環(huán)境的質(zhì)量，但也滋生細菌和病毒，對周圍的生態(tài)系統(tǒng)構成嚴重威脅。

2煤層氣開采廢水處理方法與技術

2.1砂濾凈化

混凝沉淀只是除去了礦井廢水中的較大的懸浮物，而一些小顆粒的懸浮物和膠體并沒有去除，所以要采用砂濾凈化方法進一步對礦井廢水進行凈化。也就是說，經(jīng)過混凝沉淀之后，水還不能正常使用，還需要進行進一步凈化。接下來在用活性炭進行深度處理。在這過程中運用到機器砂濾罐，機器砂濾罐采用了自動虹吸原理，該操作特別簡單，對工人沒有特別的要求，且不需要人工單獨操作。

2.2生物濾池工藝

生物過濾（滴流過濾）技術包括用介電過濾材料填充生物膜床，同時不斷向其吹入氧氣，以維持微生物呼吸。通過消耗廢氣中的有機物，微生物減少了水中有害物質(zhì)的數(shù)量。在微生物生存和繁殖后，它們可以繼續(xù)消耗廢氣中的有機物。待處理煤礦廢水通過介質(zhì)時，營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣會隨待處理水擴散到生物膜中。然后，氧氣和營養(yǎng)物與廢水中的微生物同化，然后過濾掉其他雜質(zhì)。生物濾池工藝主要采用生物、物理和化學原理，因此，采用生物濾池工藝對廢水回用方法具有較好的效果。但更適合在污染嚴重、營養(yǎng)豐富的水體中應用。缺點是在污水再生的實際實施中，對微生物的生長條件有一定的要求。

2.3采出水處理處置方式

煤層瓦斯開采現(xiàn)場一般配備不透水預沉罐或儲層。煤層水開采后，首先儲存在池中。在自然蒸發(fā)的基礎上，根據(jù)采出水水質(zhì)及回用標準，采用地面排放、地面蒸發(fā)、地下回注、工廠處理等方式處理處置。地面排放要求采出水水質(zhì)最高，采出水總礦化度小于2g/L，接受水體應有足夠的稀釋能力。此外，在排放過程中應對采出水進行持續(xù)監(jiān)測，確保不會造成水污染。地表蒸發(fā)在采出水質(zhì)特別差時適用性較好，但該方法對地形要求較高，存在泄漏、H2S揮發(fā)等問題。井下回注方法簡單，占地面積小，但鉆井成本高，難以找到合適的目標地層。工廠處理一般采用“沉淀過濾+淡化”的方法去除產(chǎn)出水的鹽度。該方法具有良好的處理效果，在環(huán)保要求日益嚴格的當今世界得到了廣泛的應用。

2.4硫化處理技術

在目前煤層氣開采廢水處理技術的應用中，硫化處理技術也是一種重要的廢水處理技術，能夠取得滿意的廢水處理效果。與金屬硫化物相比，金屬氫氧化物具有更高的溶解度。對于煤層氣開采廢水處理，在廢水中加入硫化物可以有效去除廢水中沉淀的金屬離子，是一種更為有效的污水處理方式和方法。然而，在使用這種方法進行污水處理時，需要注意的是需要滿足污水綜合排放標準，因為這種方法在實際應用過程中會產(chǎn)生硫化氫氣體，所以在實際應用中需要考慮多種因素。

2.5活性炭吸附

通過對煤層氣開采廢水成分分析，發(fā)現(xiàn)煤層氣開采廢水的成分非常復雜，其中含有有毒物質(zhì)，如揮發(fā)性苯酚、苯酚等有毒物質(zhì)，這些有害物質(zhì)可以等通過皮膚、口腔、口腔等途徑進入人體。苯酚的低濃度和高濃度對人體健康都有很大的影響。人如果長期使用含酚類的水，會在體內(nèi)變性或沉淀蛋白質(zhì)，使人出現(xiàn)紅疹、貧血、頭暈等，嚴重時可能中毒。因此，如果將煤層氣開采廢水作為生活用水，必須采用活性炭對其進行吸附，活性炭對水中的物質(zhì)具有很強的吸附能力。

結語

1）煤層氣開采過程中產(chǎn)生的廢水主要包括勘探階段的鉆井廢液、試采階段的壓裂返排液和生產(chǎn)階段的采出水三種類型。它們是在不同階段產(chǎn)生的，水質(zhì)和水量特征有很大差異，應采取相應的方法分別處理。2）鉆井廢液成分復雜，污染負荷高。因此，應先進行混凝沉淀處理，然后根據(jù)實際需要對生成的固相和液相分別進行處理。集混凝沉淀、氧化吸附等工藝為一體的橇裝裝置是鉆井廢液處理的新趨勢。壓裂返排液中添加劑較多，COD值和石油物質(zhì)含量較高，宜采用多種技術組合處理。因此，本文提出了“混凝沉淀+A/O工藝”聯(lián)合處理技術，預計處理后水中各類污染物去除率達到80%以上。采出水礦化度高，礦化度高。通過“預氧化+混凝沉淀”去除水中大部分SS、Fe2+和COD后，通過“離子交換+脫氣+反滲透”的過程去除水中的鹽度。懸浮物、COD和鹽度的處理效率預計達到85%以上。3）對于煤層氣開采行業(yè)，我國應盡快建立統(tǒng)一的廢水排放標準，規(guī)范采礦廢水的標準排放，促進煤層氣行業(yè)的綠色發(fā)展。

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