微电解耦合Fenton氧化处理煤层气产出水实验研究

探究了破乳混凝沉淀预处理结合微电解耦合Fenton氧化工艺对煤层气产出水的降解效果。结果表明,微电解耦合Fenton氧化工艺,在微电解pH为3.0,曝气强度为150 L/h,Fenton氧化反应pH为3.5,H_(2)O_(2)投加量为800mg/L的条件下,微电解COD去除率为66.85%,Fenton氧化反应COD去除率为60.30%,综合COD去除率达86.84%,整体工艺最终出水COD为174.21 mg/L,悬浮物质量浓度为2.64 mg/L,石油类质量浓度为1.21 mg/L,整体工艺的悬浮物去除率为99.01%,石油类去除率为97.40%,COD去除率为93.14%,实现了煤层气产出废水的高效处理。

煤层气井产出水溶解无机碳特征及其地质意义

对贵州西部20口煤层气井产出水溶解无机碳(DIC)稳定碳同位素(δ13CDIC)进行了长期动态跟踪,重点分析了多层合采煤层气GP井组δ13CDIC的时空动态,探讨了δ13CDIC值与煤层气产能的关系;选取典型井产出水进行了微生物16S rDNA扩增测序分析,提出了煤层气多层合采产出水δ13CDIC地质响应模式。研究表明:中煤阶煤层气井产出水δ13CDIC正异常普遍,产出水中包含15种以上的甲烷菌属,Methanobacterium为优势属;产出水中优势甲烷菌属序列数目与δ13CDIC值显著正相关,δ13CDIC值正异常由产甲烷菌还原作用造成,且主要为氢营养型甲烷菌还原作用;多煤层煤系沉积相及岩性的分段性会造成渗透性和富水性的分段性,从而控制产出水δ13CDIC值和古菌群落的分段性,渗透性和富水性较好的层段,产出水δ13CDIC值正异常显著,古菌属主要为Methanobacterium;渗透性和富水性较弱的层段,产出水δ13CDIC值较小,微生物作用较弱;接近煤层露头的较浅部位,容易受到大气降水的补给,产出水δ13CDIC值较小;中煤阶多煤层煤层气井产出水δ13CDIC地质响应模式揭示了多层合采煤层气井产出水中δ13CDIC差异的地质机理和微生物作用机理,为沉积相控制的叠置流体系统提供了有效的地球化学证据,也可用于多层合采煤层气井产层气、水贡献分析。

煤层气井产出水中氯离子变化规律回归分析模型

基于沁水盆地枣园区块大量煤层气井产出水分析化验数据,通过数学统计方法,研究总结了产出水中氯离子浓度与排采时间的变化规律。指出排采初期氯离子对环境影响最大,远超出国家Ⅱ类饮用水标准;同时利用SPSS软件进行了非线性回归分析,建立了氯离子浓度变化数学模型。通过模型可以合理预测氯离子浓度达到国家标准所需要的时间,为煤层气井产出水水质变化监测及地面水质处理提供了技术支持。

沁水盆地煤层气产出水对土壤盐度的影响

煤层气产出水处理及资源化已经成为煤层气开发的一个重要环节。研究了沁水盆地柿庄南区块煤层气产出水对土壤钠吸附率(SAR值)和pH值的影响。结果表明,产出水排水口土壤饱和溶液SAR值和pH值明显高于周围农田,土壤不同程度地出现钠质化现象。但总体上看,受影响的土壤范围较小,主要集中于排水口周边区域。单口产水井的影响范围横向为排水口周边4 m左右区域,纵向为30 cm土层。

水化学与灰色关联度法在煤层气井产出水水源判别中的应用

柿庄南区块排采15号煤层的煤层气井面临产出水量大、排水降压困难,水源判别不清的问题。通过常规离子和氢氧同位素测试,分析了煤层气井产出水及潜在来源水的水化学特征。结果显示,煤层气井产出水显示高矿化度特征,水质类型主要为Na-HCO_3·Cl型和Na-HCO_3型,个别为Na-Cl型;δD值为-85.5‰^-80.0‰,平均-83.2‰,δ^(18)O值为-11.8‰^-10.2‰,平均-11.2‰,说明地下水的初始来源为大气降水。利用灰色关联度法及稳定同位素特征判别了煤层气井产出水的水源,得出与产出水关联度最高的为15号煤层水(0.72~0.87),其次为顶板灰岩水(0.5~0.89),最小为地表水(0.43~0.6)。其中,产出水中煤层水占73.3%~95.3%,顶板水占4.7%~26.7%。提出了应加强顶板灰岩裂缝展布的研究,阻止灰岩水对15号煤层的越流补给的建议。

煤层气产出水中高浓度Cl^-和HCO_3^-对活性氧化铝吸附F^-的热力学影响

通过室内试验模拟煤层气产出水中高浓度Cl-(1000 mg·L-1)和HCO-3(2000mg·L-1)对活性氧化铝吸附F-的热力学影响,并借助扫描电镜(SEM)分析活性氧化铝吸附F-前后表面性质变化,探讨高浓度Cl-和HCO-3对活性氧化铝吸附F-的影响.结果表明,活性氧化铝对F-的吸附反应属于吸热反应(ΔH>0),可自发进行(ΔG<0),熵驱动(ΔS>0)是吸附的主要推动力;当水中高浓度Cl-和HCO-3共存时,并不影响活性氧化铝对F-吸附反应的方向,但使吸附反应进行不彻底,吸附量降低.

煤层气产出水水质特征及处理技术研究进展

论述了国内外煤层气产出水的水质特征及其处理技术的研究进展。煤层气产出水具有高钠度和高矿化度的特征。反渗透法普遍运用于处理煤层气产出水,并且已投入实际工程应用,通常和纳滤或超滤联用,处理后的产出水可进行再利用。而其他处理技术如离子交换法、电容去离子法、电絮凝法、吸附法和化学法等仍处于试点研究阶段。

煤层气产出水中高浓度Cl^-和HCO_3^-对活性氧化铝吸附F^-的动力学影响

通过静态试验研究了高质量浓度Cl-(1000 mg.L-1)和HCO3-(2000 mg.L-1)对活性氧化铝吸附F-(10 mg.L-1)的动力学特性影响.结果表明:高质量浓度Cl-使活性氧化铝吸附F-速率加快,吸附量增加;高质量浓度HCO3-有相反趋势.建议采用活性氧化铝吸附除氟法作为煤层气产出水F-净化工艺时,考虑高质量浓度Cl-和HCO3-效应.

云南老厂雨旺区块煤层气井产出水化学特征

基于云南老厂矿区雨旺区块煤层气地质条件和6口煤层气先导试验井产出水样品的常规离子测试,分析了区内煤层气井产出水化学特征、离子变化规律及其与产能的关系。结果表明:研究区煤系含水层自老厂背斜核部接受大气降水补给,整体称单斜向东南径流,并受次级褶皱和断层影响;煤层气井产出水阳离子以Na^(+)+K^(+)为主,Ca^(2^(+))、Mg^(2^(+))含量较低,阴离子以HCO_(3)^-和Cl^-为主,矿化度介于1465~5625 mg/L,水型主要为Na^-HCO_(3)·Cl和Na^-Cl·HCO_(3),与压裂液水型相似。溶滤作用在研究区内普遍存在,脱硫酸作用强度较大,阳离子交替吸附作用强度较小,脱碳酸作用较弱。综合分析煤层气井产出水化学特征和研究区产能特征可知:当前煤层气井主要产出压裂液,煤层本身产水较低,导致压降漏斗扩展范围较小,降压效果较差,煤层气解吸量较少,产能较低。

阳离子交换树脂对煤层气产出水除盐的研究

采用离子交换的方法,通过静态法和动态法两种方法来降低煤层气产出水的矿化度,研究阳离子交换树脂在不同工艺条件下对矿化度的影响。结果表明,树脂活化时间为2 d,且连续使用3次后需更新,交换时间最佳为3 h。在静态法处理过程中,水与树脂的比例为1∶0.5时,连续处理3次后除盐效果最佳,可达94.8%。动态法需采用双柱串联,流速为0.85 mL/min时,除盐率达到94.4%,本研究为工业上降低排出水的矿化度提供了有效的工艺依据。

煤层气产出水对鲫鱼的毒性抗氧化酶的影响

通过模拟实验,研究了试生产阶段煤层气产出水对鲫鱼的急性毒性效应,测定了染毒鲫鱼肝组织和鳃组织中的SOD、CAT以及POD活性。结果表明,模拟试生产阶段煤层气产出水对鲫鱼的半致死浓度24、48、72和96 h LC50分别为0.243%、0.225%、0.213%和0.203%,安全浓度为0.020 3%。短期暴露24 h后鲫鱼鳃组织的SOD活性在0.164%浓度下被显著抑制,其它组的SOD活性均受到显著诱导,CAT活性均受到显著的抑制作用,POD活性除0.164%浓度组外均受到诱导作用。在肝组织中,不同浓度下的SOD活性均受到诱导作用,CAT活性除0.164%浓度组外均受到诱导作用,POD活性除0.207%浓度组外均受到诱导作用。相对于肝组织,鳃组织可能是试生产阶段煤层气产出水对鲫鱼产生毒害的主要响应器官。

鄂尔多斯盆地东南部煤层气井产出水特征及其指示意义

对鄂尔多斯盆地东南部某区块两口煤层气井产出水色度、pH值、矿化度以及各种离子含量等水样物理化学性质进行实验检测,并做综合对比分析,认为两口井水化学性质以碱金属和强酸为主,化学成分与卤水相似,碱金属超过碱土金属,水质较软,表明两口井的水文地质情况均有利于煤层气的开发,且B井硬度较小,更有利于煤层气的产出。

煤层气产出水处理方法研究

煤层气开采一般采用排水降压的方式进行,在开采过程中产生大量地层水,将产出水直接排放势必对周围环境产生影响甚至破坏,如何对煤层气产出水进行处理就显得尤为重要,本文对煤层气水处理进行了研究。

煤层气井产出水来源判别方法概述

煤层气的开采主要通过排水降压来实现,分析煤层气井产出水来源对于指导煤层气的排采具有重要意义。目前矿井突水来源判别方法较多,而应用于煤层气井产出水来源判别的方法较少。本文对矿井突水来源的常用几种方法的原理、适用条件及优缺点进行了探讨,这对于选择煤层气井产出水来源判别方法时有一定的借鉴意义。

沁水盆地南部15号煤层和顶板K2灰岩水文地球化学演化特征

针对煤层气井产水量大、降压困难、产气效果不佳等问题,基于沁水盆地南部煤矿15号煤层顶板K2灰岩水以及15号煤层气井水矿化度和离子数据,利用统计、对比方法,系统研究两者的水化学成分特征、类型、成因机理,建立了地层水演化模型,系统阐述灰岩和煤层水在补给区、径流区、滞流区发生的各种反应和作用。研究结果表明:K2灰岩水和15号煤层水会发生离子交换、混合作用及CO2作用,在补给区和强径流区,K2灰岩水水型以Ca-Mg-HCO3-SO4型为主,煤层水水型以Na-HCO3-SO4型为主;缓径流区K2灰岩水一般为Na-Ca-Cl-HCO3型,而煤层水以Na-Cl-HCO3或Na-HCO3型为主;滞流区K2灰岩水和煤层水水型相同,为Na-HCO3或Na-Cl-HCO3水型。研究结果为15号煤的煤层气开发提供可靠的水文地质依据。

煤层气井产出水环境效应及其成因:以黔西松河区块GP井组为例

随着煤层气产业的规模化发展,煤层气井产出水的环境效益备受重视.以贵州西部松河井组8口煤层气试验井为例,动态跟踪了2018年5批次产出水的地球化学数据,采用模糊综合评价法和单因素分析法进行了产出水环境效应评价并进行成因分析,得出以下结论:松河井组煤层气产出水地球化学特征主要表现为Na^(+)、HCO_(3)-、Cl^(-)浓度高,矿化度较高,产出水型为Na-Cl和Na-HCO_(3)-Cl.本文采用模糊综合评价法计算得出8口煤层气试验井产出水均属于Ⅴ级重度污染,并得出主要污染指标为TDS、Na^(+)以及Cl^(-),F元素、Mn元素轻微超标,在此基础上进行单因子分析,评价结果为重度污染.综合2种评价方法得出主要污染指标为TDS、Na^(+)、Cl^(-)以及Ba2+.污染程度在一定范围内随时间变化表现出轻微波动且具有微弱的降低趋势,研究区煤层气井产出水污染等级高且随时间变化而波动变化,是地质因素、工程因素叠加影响的耦合结果.煤系地层中各种元素富集的高地质背景为根本影响因素,控制着微量元素的种类和含量,其次压裂液返排率的变化对其有显著影响作用,季节性降水则加强水岩作用,促进了元素的溶出.

微电解法处理含压裂液废水的实验研究

本文以瓜尔胶为主要成分模拟含压裂液废水,采用微电解工艺,研究了Fe/C质量比、进水pH、停留时间对CODCr去除率的影响。由数据得知,当Fe/C质量比5:1,进水pH值为3.0,反应90 min条件下,CODCr从2 300 mg/L降到1 159 mg/L,CODCr的去除率达到49.6%。实验结果表明,微电解法对含压裂液高浓度煤层气产出水有较好的处理效果,该方法可与生化或人工湿地等技术配合,对出水进一步处理达标排放或利用。

沁水盆地煤层气井产出水化学特征与产能关系研究

以沁水盆地枣园区块煤层气井产出水的分析测试数据为依据,利用统计、对比方法,系统研究了煤层气井产出水化学成份特征、类型、成因机理及其与煤层气井产能的关系.根据水化学成份变化规律将产水过程分为3个阶段,即污染成份大量排出阶段、过渡阶段和稳定阶段,分析产出水具有富集碳酸氢根离子、缺少硫酸根离子和钙镁二价阳离子的特征及成因机理.结果表明:在相近的产水量条件下,水的矿化度、碳酸氢根离子浓度越高,煤层气井的气产量越高;当产出水矿化度低于1 000 mg/L、碳酸氢根离子浓度低于600 mg/L时,基本不产气.利用煤层气井产出水化学特征的分析成果可以进行煤层气井产能的合理预测.

电絮凝处理煤层气产出水

采用电絮凝法处理煤层气产出水,通过铁和铝2种电极材料的处理效果的比较,选择铝电极进行实验,研究了电极间距、原水pH值以及电流密度等因素对电絮凝处理效果的影响。实验结果表明,电絮凝法对煤层气产出水的化学需氧量(COD)和固体悬浮物(SS)具有良好的去除效果,原水pH接近中性时处理效果较好,电絮凝处理过程中不需添加可溶性盐和改变pH值。实验中确定的电絮凝处理条件为:电极间距1 cm,电流密度30 A/m2,反应10 min后,出水的COD、SS分别为9.6 mg/L和8.5 mg/L,去除率分别达到75.1%和88.8%,出水pH为7.8,电能消耗为1.75 kWh/m3。

UF-RO处理煤层气田产出水的工程应用

煤层气开采过程会排出大量的伴生水,其出水具有盐度高、水量大的特点。采用UF-RO工艺对产出水进行规模化处理,运行结果表明:处理系统稳定,COD去除率达81.58%、NH3-N、Cl-和TDS的去除率分别为85.44%、96.99%和97.61%,Fe和Mn基本去除,SS未检出。处理后出水水质达《煤炭工业污染物排放标准》和《生活杂用水水质标准》,可作为当地居民生活杂用水。