新疆维吾尔自治区煤田地质局一六一煤田地质勘探队 新疆乌鲁木齐市 830009
摘要：目前我国经济发展迅速，煤炭企业为我国发展做出了很大贡献。煤气层废水的处理作为使用生产中必须要考虑的问题，对中国煤炭生产意义重大，通过技术改进与设备改进，煤气层废水的治理取得了重大成效，不仅污水处理达标率显著提升，还降低了传统采炭工艺手段对于环境的影响，取得了良好的环境收益。针对煤气层废水处理现状进行深入讨论，论述与分析了常见的废水处理措施。
关键词：煤层气；开采；废水处理；技术研究
引言
煤层气在开发利用的过程中会对水、空气、土壤以及生态等环境要素产生一系列的不利影响，其中对水环境方面的影响程度最大。煤层气在开采过程中主要产生三类废水，分别为钻井废液、压裂返排液以及煤层气废水。勘探过程中，钻井作业产生的钻井废液以及作为增产措施的压裂作业产生的压裂返排液若未经处理直接排放会对植物生长、土壤理化性质以及渔业等造成不同程度的影响，甚至恶化自然水体。高矿化度、高盐度的煤层气废水如果未经处理直接灌溉农田，将会造成农作物减产、土壤盐渍化，甚至破坏农业生态环境。
因此，通过研究煤层气开采废水的处理方法与技术，提高废水中各类污染物质的去除率，从而使其达标排放，对于实现煤层气开采过程中的环境保护具有非常重要的现实意义。
1废水处理工艺现状
我国煤气层废水按照其处理工艺分为：重力混凝沉降除油、压力除油、气浮除油、过滤出油等。废水处理技术，作为初级的处理技术，在实际中，仍存在诸多不足，需要提升与解决。一般的集输油站其污水往往具有以下特点：即水中悬浮物颗粒和固体多，变幅大；含油量大，可大于200mg/L，硫化物超标明显，变幅大；污水矿化度和含氯量超标；硫酸根与碳酸根含量高于标准值，废水中还含有超出标准值的溶解氧，甚至还含有一定数量的腐生菌，间接造成污水具有一定的腐蚀和结垢趋势，此外，水中钙镁离子含量偏高，因此，废水的硬度也处于较高水准。
2废水处理机理
根据相关研究结果显示，受到聚合物絮凝作用影响，聚合物浓度与废水粘度及含油量有着密切联系，在聚合物浓度达到一定标准后，废水中的含油量会随着聚合物浓度的增高而出现下滑趋势，在聚合物浓度提升后，废水含油量也将随之上升，且聚合物浓度与废水粘度二者保持正比关系，如果将聚合物浓度控制在合理范围内，可以起到提高废水含油量、保证乳化液稳定状态、有助于油水分离等多重作用。与此同时，在废水中含有表面活性剂时，如果有效控制表面活性剂浓度与碱浓度，将起到迅速降低界面张力与增强油水界面刚性的效果。例如，在表面活性剂浓度不超过400m/L时，将起到快速降低界面张力的作用，且界面张力在之后的一段时间内不发生明显变化。因此，煤气层废水处理主要从Zeta电位、界面流变性、界面张力、界面刚度等方面着手，通过采取波纹板分离、离心法、氧化法、电化法等处理工艺，去除煤气层废水中分布的杂质，将聚合物、表面活性剂等物质浓度控制在合理范围内，确保处理后的水体满足煤炭回注水使用标准。
3煤层气开采废水处理方法与技术分析
3.1废水中超标离子去除
煤气层废水中，所包含的阴阳离子种类复杂，组分多样，一般的煤气层废水中，会包含钙镁离子、硫酸根离子、碳酸根离子等多种离子，每种离子对废水产生的影响也不尽相同。因此，针对不同的离子，处理方式也不尽相同。以二价铁离子去除为例，电化学预氧化技术在实践中应用较多，主要利用的是氧化剂的氧化作用，将二价铁转化为三价铁，之后加碱性物质，沉淀过滤，就可以实现二价铁的去除。金属离子，则主要利用与EDTA的络合反应进行去除，而钙镁离子则以沉淀反应去除，以降低水体的硬度。
3.2烃类油污进行褪色除杂
对烃类油污除杂和褪色可以采用吸附过滤的方法，利用活性白土进行处理，这是目前对于烃类油污除杂处理最有效的方式之一，这种方式使用于各种处理厂，应用范围广泛，但也存在一定的弊端，就是过滤时间较长，而且在处理过程中会产生大量废弃的白土。还有一种对烃类油污褪色除杂的方式是蒸馏富集，这种方式不会像第一种方式产生大量废弃的白土，减少了处理废弃物所投入的资金和精力成本，并且可以增加烃类油污的附加值。但是需要在处理过程中增加一些过滤装置，在流程上较为复杂，流程的装置也需要投入一定的资金。
3.3离心法
离心法是凭借离圆筒离心作用来实现油水分离目标的一项处理工艺，与其他处理技术相比，其具有水力停留时间短、产水量高、小油滴与悬浮颗粒去除效率高等优势，但配套设备运行能耗较高。同时，可将离心法细分为多项处理技术，以常用的水力旋流技术为例，将所处理煤气层废水在高压状态下切入圆筒器壁内，水体将在圆筒内以高速状态开展旋转运动，由于油体与水体密度不一致，废水在旋转状态下，所含油类物质将聚集在旋流中心区域，水体分布在旋流外圈区域，以此实现油水分离目的。企业选择采取水力旋流技术，将煤气层废水切入水利旋流器内，废水经过一级过滤后流入气提塔进行脱硫软化处理。随后，将废水进行石灰软化与二级过滤处理，交换水体中的阳离子，处理后的废水被作为蒸汽锅炉用水。
3.4膜分离法
膜分离法是发展相对前沿的一种深度处理手段，是利用选择性透过膜，对水中悬浮物质进行截留的技术。膜技术常用的膜包括微滤膜、超滤膜与反渗透膜等，对于大分子物质、悬浮物以及水中少量的有机化合物，膜技术均可实现去除。在煤气层废水处理的最后工序中应用较多。但由于其造价高，需要预处理水样，且维护成本高，因此，膜分离技术主要被应用于海水除盐。
3.5含醇废水处理工艺
在含醇的废水处理工艺中，首先要对醇进行回收利用，避免醇的浪费，并且提高了气田生产的经济效益。目前含醇废水的处理工艺相对较为成熟，经过沉降、过滤等处理工艺技术，还可以应用油浮和过滤相结合的方式，使废水达到标准。沉降工艺是选择旋流反应沉降设备，达到循环沉降的效果，利用设备循环的污泥吸附，阻止杂质和污染物的混合，从而提高废水水质的净化度，达到废水处理工艺的技术标准。油浮技术是向气田污水中加入一定量的油，经过油的乳化作用，再按照常规处理水的方式，加入混凝剂和絮凝剂等化学药剂，这样在吸附水中杂质的同时也吸附水中的油，再结合过滤，提高水质的标准。新型处理工艺与传统水质处理工艺的结合，使水质达到更高的水质标准。随着气田废水处理工艺的不断进步，研究出了一种新型的处理工艺，利用膜的选择穿透性，可以更好的将水中的杂质进行分离和净化，废水达到更好的状态。
结语
综上所述，在我国煤炭开采行业发展期间，针对复杂水质特性的煤气层废水，企业必须提高对废水处理工艺的研究力度，深入了解废水处理机理，明确工艺研发重点，积极引进国内外先进处理工艺，及早构建起多元化的废水处理工艺体系，实现废水无害化处理目标。
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