一、煤層氣污水系統處理流程及工作原理

　　1.1 煤層氣污水處理系統關(guān)鍵設備及作用

　　新型污水處理系統采用的是先過(guò)濾再吸附的工藝流程，設備由5個(gè)部分組成：刮油機、快速過(guò)濾器、兩級油水分離器和活性炭過(guò)濾器，如圖1所示。原水靜置后首先由刮油機將表層浮油刮掉，然后經(jīng)快速過(guò)濾器過(guò)濾，再經(jīng)油水分離器分離油份，最后經(jīng)過(guò)活性炭濾器過(guò)濾后排放?？焖龠^(guò)濾器每個(gè)單體為一個(gè)過(guò)濾單元，使用了特殊的結構設計配合使用一種新型的過(guò)濾材料，運轉時(shí)需過(guò)濾的水流人壓緊的濾料，經(jīng)濾料過(guò)濾后，由水收集器流出，完成過(guò)濾程序，當濾料截留物質(zhì)增多，水頭損失加大時(shí)，需要反沖洗。首先氣缸將壓板提起，然后反沖水從水收集器流入松散的濾料，清洗濾料后流出。

　　1.2 污水處理系統工作原理

　　本系統的油水分離器采用潤濕凝結的原理制作。其機制就是將水中細小的油滴在材料的表面聚集長(cháng)大后從材料表面分離上升到水體表面從而實(shí)現分離，這種分離方法可以達到很高的精度。解決了常規油水分離器無(wú)法解決的問(wèn)題因為油不溶于水，大部分的油在水中是以浮油層的形式存在。但一部分油是以分散油、乳化油和溶解油形式存在(還有部分是以油-固體懸浮物形式存在)。這部分油不易從水中分離出來(lái)，采取一般的分離方法分離的能力有限。

　　該系統運用的是粗?；碇械臐櫇窬劢Y方式。粗?；恚焊鶕tock’s定律

　　其中：Vt―油滴在水中的上升速度;k―常數(與水溫、油黏度等因素有關(guān));D一油滴的直徑。

　　從公式中可以看出，油滴在水中的上升速度是和油滴直徑的平方成正比的。根據有關(guān)理論，固體材料對液體有著(zhù)不同的潤濕度，兩相在接觸面體現出不同的潤濕角，當液體中的兩相在同一表面潤濕角之差大于70度時(shí)(α-β>70°)兩相可以分離。親油疏水的材料的表面，油滴被大量吸引，得以粗?；?。

　　新型濾芯的核心技術(shù)是纖維材料的分子改性技術(shù)。纖維經(jīng)過(guò)改性之后具有親油疏水的表面特性。通過(guò)光學(xué)顯微鏡(OLYMPUSBX41)觀(guān)察改性前與改性后纖維在不同進(jìn)水情況下表面的變化情況，可以說(shuō)明纖維的吸油性能，如圖2所示。改性纖維先捕獲油珠，然后油珠在纖維表面聚結，聚結到一定程度，在纖維表面形成一層油膜。

　　二、煤層氣污水化驗結果分析

　　通過(guò)對污水的送檢化驗得知污水中各組分的原始含量如表1

　　之后，我們又對污水中含有的固體雜質(zhì)進(jìn)行了深入的檢測。

　　由紅外光譜分析可知，樣品中主要為無(wú)機物質(zhì)(圖3)

　　由ESD分析可知，樣品中主要含有C、0、S、Fe等元素(圖4)。

　　由XRD譜圖分析可知，樣品中含有硫酸鐵、鐵粉、碳、硫磺等物質(zhì)，樣品灰分中主要含有氧化鐵等物質(zhì)。

　　由以上分析可知，污水中含有石油類(lèi)物質(zhì)、硫酸鐵、鐵粉、碳、硫磺等物質(zhì)，組分多樣，但要想很好對其進(jìn)行凈化處理，首先要考慮石油類(lèi)物質(zhì)，即隨壓縮機排出的乳化油。為此，我們會(huì )同生產(chǎn)廠(chǎng)家一起，考慮增設了一臺刮油機，待生產(chǎn)污水靜置

　　24小時(shí)油水徹底分層以后，使用鋼帶式刮油機將其表面的浮油刮掉，然后抽出污水進(jìn)行處理。這樣就大大減少了污油對改性纖維的污染，延長(cháng)使用壽命，提高處理效果，降低更換濾芯濾料的使用成本。

　　三、結論

　　3.1 人機交互界面設計

　　本系統的運行通過(guò)PLC進(jìn)行控制，可以顯示各閥門(mén)的狀態(tài)和各傳感器數值通過(guò)運行一段時(shí)間后，該控制系統能夠滿(mǎn)足現場(chǎng)的手動(dòng)和自動(dòng)控制需求。進(jìn)人控制界面可以對設備進(jìn)行模式切換、強制排油、強制排污和強制觸發(fā)反沖操作。也可以進(jìn)行參數設定和報警信息查詢(xún)系統開(kāi)機后，默認的運行狀態(tài)為手動(dòng)狀態(tài)，點(diǎn)擊“自動(dòng)"、“手動(dòng)”進(jìn)行切換。

　　3.2 試運行過(guò)程中發(fā)現的問(wèn)題

　　通過(guò)實(shí)際運行發(fā)現，處理后的凈化水能夠滿(mǎn)足現場(chǎng)環(huán)保要求。但仍存在幾個(gè)小問(wèn)題需要下一步改進(jìn)，一是刮油機刮出的油純度不高；二是分離出油泥提升和處理閑難

　　考慮本系統的運行條件，計劃在現有的基礎上進(jìn)行改造，將原來(lái)的生活調節污水池改造為二次刮油池，即經(jīng)過(guò)一次刮油后的油不裝桶，直接進(jìn)入二次刮油池。然后經(jīng)過(guò)加藥(破乳劑)，靜置再刮油，試驗證明經(jīng)過(guò)破乳后刮出的油含油量在80%以上。

　　針對分離出油泥提升和處理W難問(wèn)題，添置了疊螺機，主要有三部分構成.包括污泥提升泵、加藥機、疊螺裝置目的是將提升上來(lái)的污泥加藥絮凝以后擠干水分，形成泥餅進(jìn)行再利用

　　四、實(shí)驗及數據分析

　　通過(guò)第三方檢測公司對凈化水的送檢，得出技術(shù)改造前后凈化水各項檢測指標對比如表2所示。

　　通過(guò)上述實(shí)驗的數據可以看出，通過(guò)技術(shù)改造以后，原來(lái)處理完的凈化水中不合格項目都已經(jīng)達到小于標準限值，符合《GB8978―1996污水綜合排放標準》中一級標準限值，達到了預期目的。(來(lái)源：中國石油華北油田山西煤層氣勘探開(kāi)發(fā)分公司)