一種壓裂返排廢水資源化處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括：調(diào)節(jié)池、高級(jí)氧化反應(yīng)器、一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池；其中，調(diào)節(jié)池設(shè)有廢水進(jìn)口和出水管；調(diào)節(jié)池的出水管與高級(jí)氧化反應(yīng)器連接；高級(jí)氧化反應(yīng)器依次與一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接；沉淀池經(jīng)管路依次與水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接；MBR池設(shè)有排水口。該處理裝置流程較短，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便，可推廣性強(qiáng)。通過(guò)采用組合工藝,可以做到發(fā)揮各工藝段的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，做到經(jīng)濟(jì)高效的處理壓裂廢水。
【專利說(shuō)明】
一種壓裂返排廢水資源化處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及廢水資源化處理領(lǐng)域，特別是涉及一種壓裂返排廢水資源化處理
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂技術(shù)是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要工藝措施，興起于20世紀(jì)40年代，它主要利用液體傳輸壓力的原理，提高近井地帶巖層的滲透率，從而使油氣井得到增產(chǎn)的效果。壓裂作為常規(guī)油氣田主要的增產(chǎn)措施，也廣泛的應(yīng)用到煤層氣開采中，對(duì)煤層氣產(chǎn)量有著顯著地提升作用，但因壓裂作業(yè)后的返排液中含有地層和煤層中的固體顆粒，殘余的稠化劑、交聯(lián)劑、PH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑等多種添加劑，成分復(fù)雜，粘度大，有機(jī)物含量高，可生化性差，如不加以有效處理直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境，尤其是水環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重的危害。由于氣井的地理環(huán)境及氣候較為特殊，水資源相對(duì)匱乏。同時(shí)新開井區(qū)所在地基本位于山區(qū)，山路崎嫗，山區(qū)供水困難，如能將壓裂廢水資源化利用對(duì)于保障煤層氣井區(qū)的生產(chǎn)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
[0003]根據(jù)需要，壓裂液中添加了不同的化學(xué)藥劑，包括稠化劑、交聯(lián)劑、pH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、助排劑、破膠劑、降濾機(jī)、粘度穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑等，壓裂液的成分十分復(fù)雜，成為煤層氣開采中的主要廢水污染源。
[0004]針對(duì)煤層氣壓裂廢水高鹽度、高⑶D、且難生化降解的水質(zhì)特點(diǎn)，可采用的處理工藝包括生物處理法、膜處理技術(shù)、電化學(xué)氧化法、高級(jí)氧化技術(shù)以及各種組合工藝等。生化處理法工藝應(yīng)用成熟，運(yùn)行成本低廉，適合水量大，B/C比高的水質(zhì)，但是該法對(duì)處理水質(zhì)有較為嚴(yán)格的要求，容易受到有毒難降解廢水的沖擊，造成系統(tǒng)癱瘓，對(duì)于工業(yè)難降解廢水需經(jīng)過(guò)一定的預(yù)處理工藝降低廢水毒性后，再進(jìn)入生化段處理。鑒于壓裂廢水的不定期性及水量小的問(wèn)題，單獨(dú)采用生化法難以達(dá)到資源化利用目的。膜處理工藝在技術(shù)上有較強(qiáng)的針對(duì)性，可脫除水中絕大部分的鹽和有機(jī)物，根據(jù)出水要求，可采取的工藝包括超濾、微濾，納濾和反滲透，膜處理出水可完全達(dá)到資源化再利用的目的，但由于膜處理技術(shù)能耗高、濃水處理難、容易堵塞、更換頻率快等問(wèn)題，在應(yīng)用于壓裂液處理時(shí)，有一定的局限性。電化學(xué)處理技術(shù)包括電化學(xué)氧化、電化學(xué)還原技術(shù)，對(duì)高鹽難降解有毒廢水有著良好的處理效果，通過(guò)電化學(xué)直接或間接的氧化還原作用，將廢水中的有毒難降解性物質(zhì)氧化為易生化降解的廢水，提高廢水的可生化性。電化學(xué)處理技術(shù)在高鹽廢水的處理上有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，對(duì)高鹽度廢水，可減少電耗，減少運(yùn)行中的發(fā)熱現(xiàn)象，但由于電化學(xué)氧化技術(shù)的電耗成本過(guò)高，目前仍停留在小試或中試階段，工程化應(yīng)用較少。
[0005]組合工藝以物化法加生化法組合為典型代表，運(yùn)用物理、物化法與生物法組合工藝對(duì)處理壓裂返排廢水具有明顯優(yōu)勢(shì)。在生化處理之前，利用物化法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，可去除廢水中的部分有機(jī)負(fù)荷并挺高廢水的可生化性。研究中常用的組合工藝包括:1)混凝+電解氧化耦合硫酸根自由基高級(jí)氧化+絮凝沉淀+臭氧深度氧化+過(guò)濾；2)混凝+微電解+Fenton氧化復(fù)合過(guò)硫酸鹽催化氧化+絮凝沉淀+水解酸化+生化+吸附過(guò)濾;3)活化過(guò)硫酸鹽預(yù)氧化+混凝+臭氧催化氧化+過(guò)濾等組合工藝。組合工藝針對(duì)返排廢水中高鹽度和高有機(jī)物濃度的特點(diǎn)，出水效果穩(wěn)定，但也存在著工藝段長(zhǎng)，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜難于操作、及運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]基于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，工藝穩(wěn)定，抗負(fù)荷沖擊，針對(duì)性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)組合處理工藝，可以很好解決目前我國(guó)廣大地區(qū)分散型的煤層氣壓裂廢水深度處理及資源化問(wèn)題。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括:
[0008]調(diào)節(jié)池、微電解池、Fenton反應(yīng)池、一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中，
[0009 ]所述調(diào)節(jié)池設(shè)有廢水進(jìn)口和出水管；
[0010]所述調(diào)節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應(yīng)池連接，所述所述微電解池與所述Fenton反應(yīng)池連接；
[00?1 ] 所述Fenton反應(yīng)池依次與一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接；
[0012]所述沉淀池經(jīng)管路依次與水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接；
[0013]所述MBR池設(shè)有排水口。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果為:該處理裝置為采用了由調(diào)節(jié)池、微電解池耦合Fenton反應(yīng)池、三級(jí)絮凝混沉及水解酸化加AA-MBR工藝段模塊形成的壓裂廢水一體化處理設(shè)備，針對(duì)煤層氣壓裂廢水高粘度、高濃度難降解性COD和懸浮物等水質(zhì)問(wèn)題，其流程較短，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便，可推廣性強(qiáng)。通過(guò)該處理裝置可實(shí)現(xiàn)組合工藝，做到發(fā)揮各工藝段的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，完成經(jīng)濟(jì)高效的處理壓裂廢水，且工藝成熟，針對(duì)性強(qiáng)，可對(duì)廢水中多種水質(zhì)污染指標(biāo)進(jìn)行有效去除，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可有效保證出水達(dá)到地方排放標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)廢水作為壓裂新水的資源化利用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖1中:1、調(diào)節(jié)池;2、微電解池;3、Fenton反應(yīng)池;4、一級(jí)絮凝池;5、二級(jí)絮凝池;6、三級(jí)絮凝池;7、沉淀池;8、水解酸化池;9、厭氧池；10、缺氧池；11、MBR池；
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的處理裝置的處理工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的處理裝置作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括:
[0022]調(diào)節(jié)池、微電解池、Fenton反應(yīng)池、一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中，
[0023 ]所述調(diào)節(jié)池設(shè)有廢水進(jìn)口和出水管；
[0024]所述調(diào)節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應(yīng)池連接，所述所述微電解池與所述Fenton反應(yīng)池連接構(gòu)成高級(jí)氧化反應(yīng)器；
[0025]所述Fenton反應(yīng)池依次與一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接；
[0026]所述沉淀池經(jīng)管路依次與水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接；
[0027]所述MBR池設(shè)有排水口。
[0028]上述處理裝置中，高級(jí)氧化反應(yīng)器也可采用電催化氧化反應(yīng)器或臭氧催化氧化反應(yīng)器。
[0029]上述處理裝置中，一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接為一體結(jié)構(gòu)，這樣使得處理裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，也降低建造成本，所述一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池順次連接設(shè)在所述沉淀池的進(jìn)水口前端；
[0030]所述一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池內(nèi)分別設(shè)有攪拌裝置。
[0031]上述處理裝置中，水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接為一體結(jié)構(gòu)，這樣使得處理裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，也降低建造成本，所述厭氧池、缺氧池和MBR池順次連接設(shè)在所述水解酸化池的出水口后端；
[0032]所述厭氧池與缺氧池內(nèi)分別設(shè)有攪拌裝置。
[0033]上述處理裝置中，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有與所述出水管連接的潛水栗;沉淀池連接所述水解酸化池的管路上設(shè)有提升栗。
[0034]上述處理裝置中，厭氧池、缺氧池和MBR池組成的AA-MBR工藝段也可采用普通的MBBR工藝與其他工藝的組合。
[0035]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的上述處理裝置是一種由高級(jí)氧化模塊、混凝模塊及水解酸化加浸沒(méi)式A/0-MBR模塊組成的多級(jí)處理工藝，該裝置涵蓋了兩級(jí)模塊的煤層氣壓裂廢水處理裝置，可在為分布范圍廣泛、廢水量較小、同時(shí)含有高鹽度難降解的煤層氣壓裂廢水的深度處理及其資源化利用，提供的是一套多工藝優(yōu)化組合的深度處理工藝，解決煤層氣壓裂廢水中包括高鹽及多種難降解污染物等水質(zhì)問(wèn)題，優(yōu)化系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)，改善操作流程過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題，同時(shí)為煤層氣壓裂廢水提供新水水源。其針對(duì)性強(qiáng)，工藝穩(wěn)定，抗負(fù)荷沖擊，且具有多種處理模塊形成組合處理工藝，可以有效解決我國(guó)廣大地區(qū)分散型的煤層氣壓裂廢水深度處理及資源化問(wèn)題。
[0036]該處理裝置的處理工藝為:經(jīng)調(diào)節(jié)池均質(zhì)化預(yù)處理后的廢水經(jīng)管道進(jìn)入高級(jí)氧化反應(yīng)器，以鐵碳微電解工藝耦合Fenton試劑進(jìn)行高級(jí)氧化預(yù)處理，降解大部分有機(jī)物的同時(shí)，改善廢水的可生化性，為后續(xù)工藝降低有機(jī)負(fù)荷;經(jīng)處理后的廢水進(jìn)入水解酸化池，水解酸化池配合A/0-MBR工藝，在降低廢水有機(jī)負(fù)荷的同時(shí)，起到降解水中污染物COD并最終達(dá)到出水目標(biāo)，便于廢水再生利用的目的。經(jīng)上述工藝處理后廢水可達(dá)當(dāng)?shù)厮蚺欧艠?biāo)準(zhǔn)，或再利用于壓裂廢水的配制中。
[0037]如圖2所示，具體工藝流程為:壓裂返排廢水首先由收集車集中收集儲(chǔ)存于調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)節(jié)池均質(zhì)化處理后的上清液進(jìn)入鐵碳填料固定濾池，以靜態(tài)混合器投加硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水pH值至3.5?5左右，調(diào)節(jié)pH值所用硫酸試劑的配制濃度為20 %，經(jīng)1.5?2小時(shí)的曝氣處理后廢水中的難降解性有機(jī)物被氧化降解或生成可生化性較好的有機(jī)小分子物質(zhì)，有利于后續(xù)工藝的進(jìn)一步氧化降解，同時(shí)廢水中的PH值由最初的3.5?5提高至6.0?7.0左右，達(dá)到處理廢水的排放標(biāo)準(zhǔn);通過(guò)微電解處理后的廢水，有機(jī)物濃度降低的同時(shí)，水中溶解性的Fe2+和Fe3+離子濃度在曝氣過(guò)程中不斷增加，經(jīng)投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%的雙氧水與水中鐵離子形成Fenton反應(yīng)，生成具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，進(jìn)一步氧化降解水中因微電解電勢(shì)弱而未能開鏈或開環(huán)的難降解性有機(jī)物，并氧化部分有機(jī)小分子物質(zhì)，降低廢水的毒性提高廢水的可生化性，為保證Fenton反應(yīng)過(guò)程中有較為適宜的pH值，并盡量減少硫酸試劑的投加量，將調(diào)節(jié)池經(jīng)靜態(tài)混合后的廢水進(jìn)行分支，部分廢水未經(jīng)微電解處理直接進(jìn)入Fenton反應(yīng)池，反應(yīng)池以pH探頭進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，pH值控制范圍為3.5?5，經(jīng)曝氣攪拌反應(yīng)后，因Fenton反應(yīng)后出水pH值降低，有利于微電解反應(yīng)，因此Fenton出水回流至微電解工藝前段與進(jìn)水同步進(jìn)入，進(jìn)一步降低硫酸用量;微電解反應(yīng)器出水進(jìn)入混凝模塊以豎流沉淀為主要的處理單元，配合三級(jí)絮凝反應(yīng)裝置，通過(guò)投加少量液堿、PAM等試劑，將壓裂廢水中的膠狀懸浮物及中和過(guò)程中形成的沉淀物進(jìn)行絮凝，去除水中膠體及顆粒雜質(zhì)，同時(shí)保證出水pH穩(wěn)定在6.5?8.0之間；沉淀后的上清液經(jīng)管道提升至水解酸化池及MBR池，壓裂廢水屬于高粘度、高穩(wěn)定性、生化性差的廢水，經(jīng)高級(jí)氧化初步處理后，毒性及可生化性仍未可知，需經(jīng)水解酸化段處理后進(jìn)一步提高水質(zhì)的可生化處理性，通過(guò)采用浸沒(méi)式MBR工藝并輔助兩段式厭氧及缺氧段最終達(dá)到提升出水水質(zhì)目的，在保證出水COD達(dá)標(biāo)的同時(shí)，以厭氧段和缺氧段作為水解酸化段的延長(zhǎng)，確保出水達(dá)到可再生利用目的。經(jīng)上述工藝處理后出水水質(zhì)可達(dá)當(dāng)?shù)爻鏊患?jí)A標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)亦可作為壓裂廢水新水水源使用。
[0038]本實(shí)用新型的處理裝置為采用了由調(diào)節(jié)池、鐵碳微電解耦合Fenton試劑的高級(jí)氧化預(yù)處理模塊、混沉淀模塊及水解酸化加AA-MBR工藝段模塊形成的壓裂廢水一體化處理設(shè)備，針對(duì)煤層氣壓裂廢水高粘度、高濃度難降解性COD和懸浮物等水質(zhì)問(wèn)題，其流程較短，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行管理方便，可推廣性強(qiáng)。通過(guò)采用組合工藝，可以做到發(fā)揮各工藝段的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，做到經(jīng)濟(jì)高效的處理壓裂廢水，且工藝成熟，針對(duì)性強(qiáng)，可對(duì)廢水中多種水質(zhì)污染指標(biāo)進(jìn)行有效去除，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可有效保證出水達(dá)到地方排放標(biāo)準(zhǔn)并實(shí)現(xiàn)廢水作為壓裂新水的資源化利用。
[0039]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，包括: 調(diào)節(jié)池、高級(jí)氧化反應(yīng)器、一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中， 所述調(diào)節(jié)池設(shè)有廢水進(jìn)口和出水管； 所述調(diào)節(jié)池的出水管與高級(jí)氧化反應(yīng)器連接； 所述高級(jí)氧化反應(yīng)器依次與一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接； 所述沉淀池經(jīng)管路依次與水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接； 所述MBR池設(shè)有排水口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述高級(jí)氧化反應(yīng)器由依次連接的微電解池和Fenton反應(yīng)池組成； 所述調(diào)節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應(yīng)池連接，所述Fenton反應(yīng)池與所述一級(jí)絮凝池連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述高級(jí)氧化反應(yīng)器采用電催化氧化反應(yīng)器或臭氧催化氧化反應(yīng)器。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池和沉淀池連接為一體結(jié)構(gòu)，所述一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池順次連接設(shè)在所述沉淀池的進(jìn)水口前端； 所述一級(jí)絮凝池、二級(jí)絮凝池、三級(jí)絮凝池內(nèi)分別設(shè)有攪拌裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接為一體結(jié)構(gòu)，所述厭氧池、缺氧池和MBR池順次連接設(shè)在所述水解酸化池的出水口后端； 所述厭氧池與缺氧池內(nèi)分別設(shè)有攪拌裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有與所述出水管連接的潛水栗。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述沉淀池連接所述水解酸化池的管路上設(shè)有提升栗。
【文檔編號(hào)】C02F9/14GK205590511SQ201620328861
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】何媛, 張文娟, 姜楠, 劉杰, 邢琳琳, 朱寧偉
【申請(qǐng)人】北京伊普國(guó)際水務(wù)有限公司, 北京桑德環(huán)境工程有限公司