一种煤层气采排水处理一体化设备的制作方法

本实用新型涉及煤层气采排水处理技术领域，具体为一种煤层气采排水处理一体化设备。

背景技术：

煤层气废水是伴随煤层气开采产生的，主要为压裂开采排水、气井钻探产水、煤层气洗井产水等。由于压裂液等有害物质注入，使得采排废水发黄、发黑、水质浑浊，且具有高矿化度、高盐度、氟化物严重超标，同时由于地下水补给运移过程中对煤层及岩体的侵蚀，导致开采水水质复杂并具有时间性、多样性、区块性等特点。煤层气采排废水不经有效处理，将会对地表、地下水和周边环境造成严重污染。

针对不同废水水质，煤层气废水处理工艺各有不同，目前市场上主要采用物理处理法、化学处理法及生物处理法进行处理，其中，物理处理法主要采用絮凝沉降、曝气、砂碳吸附、膜法过滤等工艺，可去除水中固体杂质悬浮物，一定程度降低cod、氨氮、矿化度，但对来水要求高，需进行一定的预处理，膜法过滤会产生大量高盐高浓废水，后续处理成本高、难度大，化学处理法主要以添加多种化学药剂进行中和反应，配合絮凝沉降以达到处理效果，但化学处理法对原水水质稳定性要求高，处理效果稳定性差，药剂添加量和种类多，易造成二次污染，排水含盐量提高，cod难以有效降解，生物处理法主要采用絮凝沉降，结合活性污泥及生物菌种，曝气、mbr生物膜法过滤等工艺，实现处理目的，但工程占地面积大，菌种对运行环境要求较高，培养时间长，耐冲击性差，冬季出水不稳定，污泥产生量大，脱盐效果不明显，利用率低，煤层气抽采井分布分散，受交通条件限制，远距离拉运、集中处理难度大，因此，稳定高效的模块集约一体化煤层气采排水处理设备的研发丞待研究。

目前，在对煤层气产生水处理过程中，现有技术中，虽然通过化学处理法、物理处理法以及生物处理法对废气以及废水进行处理，但是处理后也会产生很多有害产物，降低了对煤层气废水处理的效果，使得处理的效果不理想。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种煤层气采排水处理一体化设备，解决了现有技术中，虽然通过化学处理法、物理处理法以及生物处理法对废气以及废水进行处理，但是处理后也会产生很多有害产物，降低了对煤层气废水处理的效果，使得处理的效果不理想的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种煤层气采排水处理一体化设备，包括原水池，所述原水池的一侧通过水管连通有原水池提升泵，所述原水池提升泵的一侧通过水管连通有高频电物化装置，所述高频电物化装置的一侧设置有絮凝反应池，所述絮凝反应池的一侧设置有提升泵，所述提升泵的一侧通过水管与絮凝反应池连通，并且提升泵的另一侧通过水管连通有斜管沉降池，所述斜管沉降池的一侧固定连接有污泥收集池，所述斜管沉降池的内部设置有第一污泥泵，所述第一污泥泵的一侧通过泥管与污泥收集池的内部连通，所述污泥收集池的一侧设置有mbr膜反应器，所述mbr膜反应器的内部设置有第二污泥泵，所述第二污泥泵的一侧通过水管与污泥收集池连通，所述mbr膜反应器的一侧设置有中间水箱，所述中间水箱的内部通过水管与mbr膜反应器的内部连通，所述中间水箱的一侧设置有高压提升泵，所述高压提升泵的一侧通过水管与中间水箱的内部连通。

进一步地，所述高压提升泵的一侧设置有砂碳过滤器，所述砂碳过滤器的一侧设置有精密过滤器，所述精密过滤器的一侧分别设置有第一电化学除盐装置和第二电化学除盐装置，所述第二电化学除盐装置的一侧设置有mvr蒸发器，所述mvr蒸发器的一侧设置有结晶盐收集桶。

进一步地，所述砂碳过滤器的左右两侧均通过水管分别与高压提升泵以及精密过滤器的内部连通，所述精密过滤器的一侧通过水管与第一电化学除盐装置连通，所述第一电化学除盐装置的一侧通过水管与第二电化学除盐装置连通，所述第二电化学除盐装置的一侧通过水管与mvr蒸发器的内部连通，所述mvr蒸发器的一侧通过水管与结晶盐收集桶的内部连通。

进一步地，所述第一电化学除盐装置和第二电化学除盐装置的底部设置有清水池，所述清水池的顶部均通过水管分别与第一电化学除盐装置和mvr蒸发器的内部连通，并且第二电化学除盐装置通过水管与中间水箱的内部连通。

进一步地，所述原水池的一侧通过水管连通有板框压滤机，所述板框压滤机的左右两侧分别设置有污泥泵和压滤机油压装置，

进一步地，所述压滤机油压装置的一侧通过空气管与板框压滤机的内部连通，并且板框压滤机的另一侧通过连通的泥管与污泥泵的内部连通，所述污泥泵的一侧通过连通的泥管与污泥收集池的内部连通。

进一步地，所述污泥泵的一侧通过连通的空气管连通有曝气装置，所述曝气装置的一侧通过连通的空气管与mvr蒸发器的内部连通。

进一步地，所述污泥收集池的底部连通有排泥阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该设备通过一体化的设计，能够将煤层中产生的水进行过滤净化处理，不仅提高了对处理的效果，并且还能够对产生的产物进行处理，操作简单，使用方便，进而提高了该设备的实用性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的使用步骤流程框图。

图中：1-原水池、2-原水池提升泵、3-高频电物化装置、4-絮凝反应池、5-提升泵、6-斜管沉降池、7-污泥收集池、8-第一污泥泵、9-mbr膜反应器、10-第二污泥泵、11-中间水箱、12-高压提升泵、13-砂碳过滤器、14-精密过滤器、15-第一电化学除盐装置、16-第二电化学除盐装置、17-mvr蒸发器、18-结晶盐收集桶、19-清水池、20-板框压滤机、21-污泥泵、22-压滤机油压装置、23-排泥阀、24-曝气装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种煤层气采排水处理一体化设备，包括原水池1，所述原水池1的一侧通过水管连通有原水池提升泵2，所述原水池提升泵2的一侧通过水管连通有高频电物化装置3，所述高频电物化装置3的一侧设置有絮凝反应池4，所述絮凝反应池4的一侧设置有提升泵5，所述提升泵5的一侧通过水管与絮凝反应池4连通，并且提升泵5的另一侧通过水管连通有斜管沉降池6，所述斜管沉降池6的一侧固定连接有污泥收集池7，所述斜管沉降池6的内部设置有第一污泥泵8，所述第一污泥泵8的一侧通过泥管与污泥收集池7的内部连通，所述污泥收集池7的一侧设置有mbr膜反应器9，所述mbr膜反应器9的内部设置有第二污泥泵10，所述第二污泥泵10的一侧通过水管与污泥收集池7连通，所述mbr膜反应器9的一侧设置有中间水箱11，所述中间水箱11的内部通过水管与mbr膜反应器9的内部连通，所述中间水箱11的一侧设置有高压提升泵12，所述高压提升泵12的一侧通过水管与中间水箱11的内部连通；

原水池提升泵2与外界的电源以及控制开关进行连接；

提升泵5与外界的电源以及控制开关进行连接；

高压提升泵12与外界的电源以及控制开关进行连接；

mbr膜反应器9为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统，以膜组件取代传统生物处理技术末端原水池1，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量，主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（mlss）浓度可提升至8000~10,000mg/l，甚至更高；污泥龄(srt)可延长至30天以上；

第一污泥泵8第二污泥泵10与外界的电源以及控制开关进行连接。

所述高压提升泵12的一侧设置有砂碳过滤器13，所述砂碳过滤器13的一侧设置有精密过滤器14，所述精密过滤器14的一侧分别设置有第一电化学除盐装置15和第二电化学除盐装置16，所述第二电化学除盐装置16的一侧设置有mvr蒸发器17，所述mvr蒸发器17的一侧设置有结晶盐收集桶18；

第一电化学除盐装置15和第二电化学除盐装置16是指将电渗析与离子交换技术结合，在电渗析器的淡水室中填充离子交换剂，在直流电场的作用下，实现电渗析、离子交换除盐和离子交换连续电再生的过程；

mvr蒸发器是一种主要应用于制药行业的新型高效节能蒸发设备，该设备采用低温与低压汽蒸技术和清洁能源为能源产生蒸汽，将媒介中的水分离出来，是国际先进的蒸发技术，是替代传统蒸发器的升级换代产品；

mvr蒸发器采用现有技术，采用低温与低压汽蒸技术和清洁能源为能源产生蒸汽。

所述砂碳过滤器13的左右两侧均通过水管分别与高压提升泵12以及精密过滤器14的内部连通，所述精密过滤器14的一侧通过水管与第一电化学除盐装置15连通，所述第一电化学除盐装置15的一侧通过水管与第二电化学除盐装置16连通，所述第二电化学除盐装置16的一侧通过水管与mvr蒸发器17的内部连通，所述mvr蒸发器17的一侧通过水管与结晶盐收集桶18的内部连通。

所述第一电化学除盐装置15和第二电化学除盐装置16的底部设置有清水池19，所述清水池19的顶部均通过水管分别与第一电化学除盐装置15和mvr蒸发器17的内部连通，并且第二电化学除盐装置16通过水管与中间水箱11的内部连通。

所述原水池1的一侧通过水管连通有板框压滤机20，所述板框压滤机20的左右两侧分别设置有污泥泵21和压滤机油压装置22；

板框压滤机20是最先应用于化工脱水的机械。虽然板框压滤机20一般为间歇操作、基建设备投资较大、过滤能力也较低，但由于其具有过滤推动力大、滤饼的含固率高、滤液清澈、固体回收率高、调理药品消耗量少等优点，在一些小型污水厂仍被广泛应用；

板框压滤机20采用现有技术，并且板框压滤机20与外界的电源以及控制开关进行连接；

污泥泵21与外界的电源以及控制开关进行连接；

压滤机油压装置22采用现有技术，并且实现对液体进行油压过滤。

所述压滤机油压装置22的一侧通过空气管与板框压滤机20的内部连通，并且板框压滤机20的另一侧通过连通的泥管与污泥泵21的内部连通，所述污泥泵21的一侧通过连通的泥管与污泥收集池7的内部连通。

所述污泥泵21的一侧通过连通的空气管连通有曝气装置24，所述曝气装置24的一侧通过连通的空气管与mvr蒸发器17的内部连通；

曝气装置24采用现有技术，并且曝气装置24是指废水活性污泥法水处理过程中向曝气池供氧的设备。

所述污泥收集池7的底部连通有排泥阀23。

在煤层气采排水处理过程中，包括以下步骤：

s1、首先将污泥收集池中底部沉淀的污泥进行排出，并且将污泥收集池7上层的液体在板框压滤机20的过滤下产生的清液，进而运输到原水池1中，通过原水池提升泵2的抽取下，将上清液运输到高频电物化装置3中，通过内置铝制电极板，在直流低压电场作用下，阳极产生电子形成微絮凝体，与水中悬浮的颗粒、胶体污染物等在絮凝反应池中产生絮凝反应，达到降解cod、氨氮、氟化物、重金属离子等有害物质的效果；

s2、通过高频电物化装置3出水进入到絮凝反应池4，在絮凝反应池4中加入加药系统添加少量助凝剂，絮状物快速凝聚后进入斜管沉降池6，絮体隔离沉降后，上清液进入mbr膜反应器9中，mbr膜反应器9以及絮凝反应池设有曝气系统及自清洗装置，将mbr膜反应器9上产生的污泥进入到污泥收集池7中；

s3、并且mbr膜反应器9出水流至中间水箱11，经锰砂+椰壳活性炭吸附铁锰等重金属离子后，经精密过滤器14以及砂碳过滤器13进入第一电化学除盐装置15中，将过滤好的清水流入到清水池19中进行收集检测，达到合格水时外排或者回收利用；

s4、淡化后含盐量1000以下淡水可合格排放或回用，高盐浓水进入离子均相膜浓缩单元，最终产生比例约0.5%左右含盐量大于150000㎎/l的超高含盐浓水，进入到第二电化学除盐装置16中，超高含盐浓液收集后进入mvr蒸发器17进行后续处理，浓液蒸发后的结晶盐体，第二电化学除盐装置16处理后的淡水进入到mbr膜反应器9中进行处理；

s5、设备中斜管沉降池6、mbr膜反应器9设有污泥回流泵，由管道联通至污泥收集池7，经板框压滤机20压滤后，滤清水回流至原水池1，块状污泥另做处理。

工作原理，第一步：将原水池中的液体通过原水池提升泵2的抽取，进而运输到高频电物化装置3中，通过内置铝制电极板，在直流低压电场作用下，阳极产生电子形成微絮凝体，将水中悬浮的颗粒、胶体污染物等产生絮凝反应，降解cod、氨氮、氟化物、重金属离子等有害物质在絮凝反应池中进行处理，之后通过提升泵5对液体抽取到斜管沉降池6中进行沉淀，并且在第一污泥泵8的抽取下，将污泥运输到污泥收集池7中进行集中收集，并且将斜管沉降池6的上清液以及污泥收集池7中的污泥运输到mbr膜反应器9中进行过滤，之后通过水管运输到中间水箱11中，通过高压提升泵12的抽取，将中间水箱11中的液体进入到砂碳过滤器13中进行过滤，将过滤好后的液体通过第一电化学除盐装置15以及第二电化学除盐装置16的处理，进入到mvr蒸发器17中进行蒸发，进而进入到结晶盐收集桶18中进行收集；

第二步：并且将中间水箱11上层的液体运输到第二电化学除盐装置16中进行处理，再通过mvr蒸发器17中进行蒸发，进而进入到结晶盐收集桶18中进行收集，其中第一电化学除盐装置15处理后得到的清水，通过水管的连通，进入到清水池19中进行集中收集，并且mvr蒸发器17蒸发后得到的清水也进入到清水池19中进行集中收集；

第三步：将污泥收集池7中产生的污泥以及mbr膜反应器9过滤下来的污泥，一同进入到板框压滤机20中进行过滤，再进入到压滤机油压装置22中进行处理，其中mbr膜反应器9产生的液体通过曝气装置24的作用进行曝气处理，最终将板框压滤机20中的液体输送带原水池19中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。