一種壓裂返排廢水資源化處理裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括：調節(jié)池、高級氧化反應器、一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池；其中，調節(jié)池設有廢水進口和出水管；調節(jié)池的出水管與高級氧化反應器連接；高級氧化反應器依次與一級絮凝池、二級絮凝池、三級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池設有排水口。該處理裝置流程較短，自動化程度高，運行管理方便，可推廣性強。通過采用組合工藝,可以做到發(fā)揮各工藝段的技術優(yōu)勢，做到經(jīng)濟高效的處理壓裂廢水。
【專利說明】
一種壓裂返排廢水資源化處理裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及廢水資源化處理領域，特別是涉及一種壓裂返排廢水資源化處理
目.0
【背景技術】
[0002]壓裂技術是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項重要工藝措施，興起于20世紀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，也廣泛的應用到煤層氣開采中，對煤層氣產(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值調節(jié)劑、殺菌劑等多種添加劑，成分復雜，粘度大，有機物含量高，可生化性差，如不加以有效處理直接排放會對環(huán)境，尤其是水環(huán)境產(chǎn)生較嚴重的危害。由于氣井的地理環(huán)境及氣候較為特殊，水資源相對匱乏。同時新開井區(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藥劑，包括稠化劑、交聯(lián)劑、pH值調節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑、破乳劑、助排劑、破膠劑、降濾機、粘度穩(wěn)定劑、絡合劑等，壓裂液的成分十分復雜，成為煤層氣開采中的主要廢水污染源。
[0004]針對煤層氣壓裂廢水高鹽度、高⑶D、且難生化降解的水質特點，可采用的處理工藝包括生物處理法、膜處理技術、電化學氧化法、高級氧化技術以及各種組合工藝等。生化處理法工藝應用成熟，運行成本低廉，適合水量大，B/C比高的水質，但是該法對處理水質有較為嚴格的要求，容易受到有毒難降解廢水的沖擊，造成系統(tǒng)癱瘓，對于工業(yè)難降解廢水需經(jīng)過一定的預處理工藝降低廢水毒性后，再進入生化段處理。鑒于壓裂廢水的不定期性及水量小的問題，單獨采用生化法難以達到資源化利用目的。膜處理工藝在技術上有較強的針對性，可脫除水中絕大部分的鹽和有機物，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到資源化再利用的目的，但由于膜處理技術能耗高、濃水處理難、容易堵塞、更換頻率快等問題，在應用于壓裂液處理時，有一定的局限性。電化學處理技術包括電化學氧化、電化學還原技術，對高鹽難降解有毒廢水有著良好的處理效果，通過電化學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氧化為易生化降解的廢水，提高廢水的可生化性。電化學處理技術在高鹽廢水的處理上有著其獨特的優(yōu)勢，對高鹽度廢水，可減少電耗，減少運行中的發(fā)熱現(xiàn)象，但由于電化學氧化技術的電耗成本過高，目前仍停留在小試或中試階段，工程化應用較少。
[0005]組合工藝以物化法加生化法組合為典型代表，運用物理、物化法與生物法組合工藝對處理壓裂返排廢水具有明顯優(yōu)勢。在生化處理之前，利用物化法對廢水進行預處理，可去除廢水中的部分有機負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氧化+絮凝沉淀+臭氧深度氧化+過濾；2)混凝+微電解+Fenton氧化復合過硫酸鹽催化氧化+絮凝沉淀+水解酸化+生化+吸附過濾;3)活化過硫酸鹽預氧化+混凝+臭氧催化氧化+過濾等組合工藝。組合工藝針對返排廢水中高鹽度和高有機物濃度的特點，出水效果穩(wěn)定，但也存在著工藝段長，運行維護復雜難于操作、及運行費用高等問題。
【實用新型內容】
[0006]基于上述現(xiàn)有技術所存在的問題，本實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，抗負荷沖擊，針對性強，能實現(xiàn)組合處理工藝，可以很好解決目前我國廣大地區(qū)分散型的煤層氣壓裂廢水深度處理及資源化問題。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型提供一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括:
[0008]調節(jié)池、微電解池、Fenton反應池、一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中，
[0009 ]所述調節(jié)池設有廢水進口和出水管；
[0010]所述調節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應池連接，所述所述微電解池與所述Fenton反應池連接；
[00?1 ] 所述Fenton反應池依次與一級絮凝池、二級絮凝池、三級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池設有排水口。
[0014]本實用新型的有益效果為:該處理裝置為采用了由調節(jié)池、微電解池耦合Fenton反應池、三級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備，針對煤層氣壓裂廢水高粘度、高濃度難降解性COD和懸浮物等水質問題，其流程較短，自動化程度高，運行管理方便，可推廣性強。通過該處理裝置可實現(xiàn)組合工藝，做到發(fā)揮各工藝段的技術優(yōu)勢，完成經(jīng)濟高效的處理壓裂廢水，且工藝成熟，針對性強，可對廢水中多種水質污染指標進行有效去除，出水水質穩(wěn)定，可有效保證出水達到地方排放標準并實現(xiàn)廢水作為壓裂新水的資源化利用。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的處理裝置結構示意圖；
[0017]圖1中:1、調節(jié)池;2、微電解池;3、Fenton反應池;4、一級絮凝池;5、二級絮凝池;6、三級絮凝池;7、沉淀池;8、水解酸化池;9、厭氧池；10、缺氧池；11、MBR池；
[0018]圖2為本實用新型實施例提供的處理裝置的處理工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0019]下面對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的處理裝置作進一步說明。
[0021]如圖1所示，本實用新型實施例提供一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，包括:
[0022]調節(jié)池、微電解池、Fenton反應池、一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中，
[0023 ]所述調節(jié)池設有廢水進口和出水管；
[0024]所述調節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應池連接，所述所述微電解池與所述Fenton反應池連接構成高級氧化反應器；
[0025]所述Fenton反應池依次與一級絮凝池、二級絮凝池、三級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池設有排水口。
[0028]上述處理裝置中，高級氧化反應器也可采用電催化氧化反應器或臭氧催化氧化反應器。
[0029]上述處理裝置中，一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池和沉淀池連接為一體結構，這樣使得處理裝置結構更緊湊，也降低建造成本，所述一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池順次連接設在所述沉淀池的進水口前端；
[0030]所述一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池內分別設有攪拌裝置。
[0031]上述處理裝置中，水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池連接為一體結構，這樣使得處理裝置結構更緊湊，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分別設有攪拌裝置。
[0033]上述處理裝置中，調節(jié)池內設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]本實用新型實施例提供的上述處理裝置是一種由高級氧化模塊、混凝模塊及水解酸化加浸沒式A/0-MBR模塊組成的多級處理工藝，該裝置涵蓋了兩級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問題，優(yōu)化系統(tǒng)工藝結構，改善操作流程過于復雜的問題，同時為煤層氣壓裂廢水提供新水水源。其針對性強，工藝穩(wěn)定，抗負荷沖擊，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題。
[0036]該處理裝置的處理工藝為:經(jīng)調節(jié)池均質化預處理后的廢水經(jīng)管道進入高級氧化反應器，以鐵碳微電解工藝耦合Fenton試劑進行高級氧化預處理，降解大部分有機物的同時，改善廢水的可生化性，為后續(xù)工藝降低有機負荷;經(jīng)處理后的廢水進入水解酸化池，水解酸化池配合A/0-MBR工藝，在降低廢水有機負荷的同時，起到降解水中污染物COD并最終達到出水目標，便于廢水再生利用的目的。經(jīng)上述工藝處理后廢水可達當?shù)厮蚺欧艠藴剩蛟倮糜趬毫褟U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存于調節(jié)池，經(jīng)調節(jié)池均質化處理后的上清液進入鐵碳填料固定濾池，以靜態(tài)混合器投加硫酸溶液調節(jié)廢水pH值至3.5?5左右，調節(jié)pH值所用硫酸試劑的配制濃度為20 %，經(jīng)1.5?2小時的曝氣處理后廢水中的難降解性有機物被氧化降解或生成可生化性較好的有機小分子物質，有利于后續(xù)工藝的進一步氧化降解，同時廢水中的PH值由最初的3.5?5提高至6.0?7.0左右，達到處理廢水的排放標準;通過微電解處理后的廢水，有機物濃度降低的同時，水中溶解性的Fe2+和Fe3+離子濃度在曝氣過程中不斷增加，經(jīng)投加質量分數(shù)為27.5%的雙氧水與水中鐵離子形成Fenton反應，生成具有強氧化性的羥基自由基，進一步氧化降解水中因微電解電勢弱而未能開鏈或開環(huán)的難降解性有機物，并氧化部分有機小分子物質，降低廢水的毒性提高廢水的可生化性，為保證Fenton反應過程中有較為適宜的pH值，并盡量減少硫酸試劑的投加量，將調節(jié)池經(jīng)靜態(tài)混合后的廢水進行分支，部分廢水未經(jīng)微電解處理直接進入Fenton反應池，反應池以pH探頭進行在線監(jiān)測，pH值控制范圍為3.5?5，經(jīng)曝氣攪拌反應后，因Fenton反應后出水pH值降低，有利于微電解反應，因此Fenton出水回流至微電解工藝前段與進水同步進入，進一步降低硫酸用量;微電解反應器出水進入混凝模塊以豎流沉淀為主要的處理單元，配合三級絮凝反應裝置，通過投加少量液堿、PAM等試劑，將壓裂廢水中的膠狀懸浮物及中和過程中形成的沉淀物進行絮凝，去除水中膠體及顆粒雜質，同時保證出水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一步提高水質的可生化處理性，通過采用浸沒式MBR工藝并輔助兩段式厭氧及缺氧段最終達到提升出水水質目的，在保證出水COD達標的同時，以厭氧段和缺氧段作為水解酸化段的延長，確保出水達到可再生利用目的。經(jīng)上述工藝處理后出水水質可達當?shù)爻鏊患堿標準，同時亦可作為壓裂廢水新水水源使用。
[0038]本實用新型的處理裝置為采用了由調節(jié)池、鐵碳微電解耦合Fenton試劑的高級氧化預處理模塊、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備，針對煤層氣壓裂廢水高粘度、高濃度難降解性COD和懸浮物等水質問題，其流程較短，自動化程度高，運行管理方便，可推廣性強。通過采用組合工藝，可以做到發(fā)揮各工藝段的技術優(yōu)勢，做到經(jīng)濟高效的處理壓裂廢水，且工藝成熟，針對性強，可對廢水中多種水質污染指標進行有效去除，出水水質穩(wěn)定，可有效保證出水達到地方排放標準并實現(xiàn)廢水作為壓裂新水的資源化利用。
[0039]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，包括: 調節(jié)池、高級氧化反應器、一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池、沉淀池、水解酸化池、厭氧池、缺氧池和MBR池;其中， 所述調節(jié)池設有廢水進口和出水管； 所述調節(jié)池的出水管與高級氧化反應器連接； 所述高級氧化反應器依次與一級絮凝池、二級絮凝池、三級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池設有排水口。2.根據(jù)權利要求1所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述高級氧化反應器由依次連接的微電解池和Fenton反應池組成； 所述調節(jié)池的出水管分別與所述微電解池和所述Fenton反應池連接，所述Fenton反應池與所述一級絮凝池連接。3.根據(jù)權利要求1所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述高級氧化反應器采用電催化氧化反應器或臭氧催化氧化反應器。4.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池和沉淀池連接為一體結構，所述一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池順次連接設在所述沉淀池的進水口前端； 所述一級絮凝池、二級絮凝池、三級絮凝池內分別設有攪拌裝置。5.根據(jù)權利要求1至3任一項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池連接為一體結構，所述厭氧池、缺氧池和MBR池順次連接設在所述水解酸化池的出水口后端； 所述厭氧池與缺氧池內分別設有攪拌裝置。6.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的一種壓裂返排廢水資源化處理裝置，其特征在于，所述調節(jié)池內設有與所述出水管連接的潛水栗。7.根據(jù)權利要求1至3任一項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有提升栗。
【文檔編號】C02F9/14GK205590511SQ201620328861
【公開日】2016年9月21日
【申請日】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
【申請人】北京伊普國際水務有限公司, 北京桑德環(huán)境工程有限公司