申請日2015.06.19

　　公開(公告)日2015.09.30

　　IPC分類號C02F103/10; C02F9/04

　　摘要

　　本發(fā)明提出一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置及方法，包括原液罐，原液罐的出口通過第一連接管與混凝沉淀單元的進(jìn)口相連，混凝沉淀單元的出口通過第二連接管與臭氧氧化單元的進(jìn)口相連，臭氧氧化單元的出口通過第三連接管與調(diào)節(jié)池的進(jìn)口相連，調(diào)節(jié)池的出口通過第四連接管與微濾膜過濾單元的第一進(jìn)口相連，微濾膜過濾單元的第一出口連接第一排放管，微濾膜過濾單元的第二出口通過第五連接管與集液罐的進(jìn)口相連，集液罐的出口通過第六連接管與微濾膜過濾單元的第二出口相連。本發(fā)明采用臭氧催化氧化與PTFE微濾膜處理工藝結(jié)合的方法進(jìn)行頁巖氣壓裂返排廢水的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)頁巖氣壓裂返排廢水的重復(fù)利用。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，包括原液罐，所述原液罐的出口 通過第一連接管與混凝沉淀單元的進(jìn)口相連，所述混凝沉淀單元的出口通過第二連接管與臭 氧氧化單元的進(jìn)口相連，所述臭氧氧化單元的出口通過第三連接管與調(diào)節(jié)池的進(jìn)口相連，所 述調(diào)節(jié)池的出口通過第四連接管與微濾膜過濾單元的第一進(jìn)口相連，所述微濾膜過濾單元的 第一出口連接第一排放管，微濾膜過濾單元的第二出口通過第五連接管與集液罐的進(jìn)口相連， 所述集液罐的出口通過第六連接管與微濾膜過濾單元的第二出口相連。

　　2.根據(jù)上述權(quán)利要求1所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述 混凝沉淀單元為混凝沉淀池，所述混凝沉淀池的底部設(shè)有排泥口，混凝沉淀池內(nèi)設(shè)有攪拌器 和第一液位計(jì)，所述第一連接管上沿進(jìn)液方向依次設(shè)有第一加藥泵和第一水泵，所述第一加 藥泵通過管道與絮凝劑罐體相連。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述臭氧 氧化單元包括臭氧反應(yīng)池，所述臭氧反應(yīng)池中設(shè)有第二液位計(jì)，臭氧反應(yīng)池的底部設(shè)有微孔 曝氣頭，所述微孔曝氣頭通過管路與臭氧發(fā)生器相連，所述第二連接管上設(shè)有第二水泵。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述微濾 膜過濾單元包括微濾膜過濾柱、PTFE中空纖維微濾膜和端蓋，所述微濾膜過濾柱為圓柱筒體 結(jié)構(gòu)，PTFE中空纖維微濾膜設(shè)于微濾膜過濾柱的空腔中，微濾膜過濾柱頂部開口端設(shè)有連接 管，所述連接管底部與微濾膜過濾柱間隙配合相連，連接管頂部與所述端蓋螺紋連接，所述 PTFE中空纖維微濾膜為“U”型結(jié)構(gòu)，PTFE中空纖維微濾膜的開口端的端頭通過樹脂澆鑄包 封于連接管內(nèi)腔中;所述第一進(jìn)口、第一出口設(shè)于微濾膜過濾柱的下部，所述第二出口設(shè)于 端蓋的中心位置。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié) 池內(nèi)設(shè)有第三液位計(jì)，所述第四連接管上設(shè)有第三水泵，所述第六連接管上沿進(jìn)液方向依次 設(shè)有第二加藥泵和第四水泵，第二加藥泵通過管道與反沖洗藥劑罐體相連。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，還包括PLC 控制器，所述PLC控制器的輸入端與所述第一液位計(jì)、第二液位計(jì)和第三液位計(jì)的輸出端相 連，所述PLC控制器的輸出端與所述第一水泵、第二水泵、第三水泵、第四水泵、第一加藥 泵、第二加藥泵的控制開關(guān)相連。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述絮凝 劑為聚合氯化鋁。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置，其特征在于，所述反沖 洗藥劑可以為鹽酸或氫氧化納或次氯酸鈉。

　　9.采用上述權(quán)利要求6所述的一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置進(jìn)行處理的方法，其 特征在于，包括如下步驟：

　　1)所述PLC控制器啟動所述第一水泵和第一加藥泵，將頁巖氣壓裂返排廢 水和絮凝劑通過所述第一連接管輸送進(jìn)所述混凝沉淀池內(nèi)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定液位值后PLC控制器 關(guān)閉第一水泵和第一加藥泵，通過所述攪拌器進(jìn)行攪拌，然后打開所述排泥口將雜質(zhì)排出， 混凝池內(nèi)的液位下降后，PLC控制器再次啟動第一水泵和第一加藥泵進(jìn)液;

　　2)PLC控制器啟動所述第二水泵，將混凝沉淀池的出水通過所述第二連接管輸送進(jìn)所述 臭氧反應(yīng)池中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定液位值后PLC控制器關(guān)閉第二水泵，用輸入臭氧進(jìn)行曝氣處理， 通過PLC控制器控制第二水泵的流量，使混凝沉淀池的出水在臭氧反應(yīng)池中的停留時間為 10～30分鐘，然后通過所述第三連接管將臭氧反應(yīng)池的出水輸送進(jìn)所述調(diào)節(jié)池中;

　　3)當(dāng)調(diào)節(jié)池內(nèi)液位達(dá)到設(shè)定值后，PLC控制器啟動所述第三水泵，將調(diào)節(jié)池的出水通過 所述第四連接管輸送進(jìn)所述微濾膜過濾柱中，通過所述PTFE中空纖維微濾膜進(jìn)行過濾分離處 理，過濾后的出水通過所述第五連接管輸送進(jìn)所述集液罐中，剩余的濃縮液通過所述第一排 放管排出進(jìn)行固化處理;

　　4)當(dāng)PTFE中空纖維微濾膜的通過量低于設(shè)定值時，PLC控制器啟動所述第四水泵和第 二加藥泵，將過濾后的出水和反沖洗藥劑輸送進(jìn)微濾膜過濾柱中進(jìn)行反沖洗處理，反沖洗后 的濃縮液通過第一排放管排出進(jìn)行固化處理。

　　說明書

　　一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置及方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于處理頁巖氣壓裂返排廢水的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種頁巖氣壓裂返排廢水的 處理裝置及方法。

　　背景技術(shù)

　　目前最成熟的頁巖氣開采方法——水力壓裂法，將產(chǎn)生大量壓裂返排廢水。頁巖氣返排 廢水含有多種有機(jī)和無機(jī)化合物，同時具有較高的鹽度和多種化學(xué)添加劑、金屬元素以及自 然產(chǎn)生的放射性元素，是極難處理的廢水。與此同時，頁巖氣開采對淡水的大量需求已與農(nóng) 業(yè)用水和家庭用水形成競爭，更加劇了中國等缺水國家或地區(qū)的淡水資源短缺現(xiàn)狀。因此， 如果能夠?qū)崿F(xiàn)頁巖氣壓裂返排廢水的重復(fù)利用，具有很高的社會效益和環(huán)境效益。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述存在的問題，提供一種頁巖氣壓裂返排廢水的 處理裝置及方法，采用臭氧催化氧化與聚四氟乙烯(PTFE)中空纖維微濾膜處理工藝結(jié)合的方 法，實(shí)現(xiàn)頁巖氣壓裂返排廢水的重復(fù)利用。

　　本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置， 其特征在于，包括原液罐，所述原液罐的出口通過第一連接管與混凝沉淀單元的進(jìn)口相連， 所述混凝沉淀單元的出口通過第二連接管與臭氧氧化單元的進(jìn)口相連，所述臭氧氧化單元的 出口通過第三連接管與調(diào)節(jié)池的進(jìn)口相連，所述調(diào)節(jié)池的出口通過第四連接管與微濾膜過濾 單元的第一進(jìn)口相連，所述微濾膜過濾單元的第一出口連接第一排放管，微濾膜過濾單元的 第二出口通過第五連接管與集液罐的進(jìn)口相連，所述集液罐的出口通過第六連接管與微濾膜 過濾單元的第二出口相連。

　　按上述方案，所述混凝沉淀單元為混凝沉淀池，所述混凝沉淀池的底部設(shè)有排泥口，混 凝沉淀池內(nèi)設(shè)有攪拌器和第一液位計(jì)，所述第一連接管上沿進(jìn)液方向依次設(shè)有第一加藥泵和 第一水泵，所述第一加藥泵通過管道與絮凝劑罐體相連。

　　按上述方案，所述臭氧氧化單元包括臭氧反應(yīng)池，所述臭氧反應(yīng)池中設(shè)有第二液位計(jì)， 臭氧反應(yīng)池的底部設(shè)有微孔曝氣頭，所述微孔曝氣頭通過管路與臭氧發(fā)生器相連，所述第二 連接管上設(shè)有第二水泵。

　　按上述方案，所述微濾膜過濾單元包括微濾膜過濾柱、PTFE中空纖維微濾膜和端蓋，所 述微濾膜過濾柱為圓柱筒體結(jié)構(gòu)，PTFE中空纖維微濾膜設(shè)于微濾膜過濾柱的空腔中，微濾膜 過濾柱頂部開口端設(shè)有連接管，所述連接管底部與微濾膜過濾柱間隙配合相連，連接管頂部 與所述端蓋螺紋連接，所述PTFE中空纖維微濾膜為“U”型結(jié)構(gòu)，PTFE中空纖維微濾膜的開 口端的端頭通過樹脂澆鑄包封于連接管內(nèi)腔中;所述第一進(jìn)口、第一出口設(shè)于微濾膜過濾柱 的下部，所述第二出口設(shè)于端蓋的中心位置。

　　按上述方案，所述調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有第三液位計(jì)，所述第四連接管上設(shè)有第三水泵，所述第 六連接管上沿進(jìn)液方向依次設(shè)有第二加藥泵和第四水泵，第二加藥泵通過管道與反沖洗藥劑 罐體相連。

　　按上述方案，還包括PLC控制器，所述PLC控制器的輸入端與所述第一液位計(jì)、第二液 位計(jì)和第三液位計(jì)的輸出端相連，所述PLC控制器的輸出端與所述第一水泵、第二水泵、第 三水泵、第四水泵、第一加藥泵、第二加藥泵的控制開關(guān)相連。

　　按上述方案，所述絮凝劑為聚合氯化鋁。

　　按上述方案，所述反沖洗藥劑可以為鹽酸或氫氧化納或次氯酸鈉。

　　采用上述一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置進(jìn)行處理的方法，其特征在 于，包括如下步驟：

　　1)所述PLC控制器啟動所述第一水泵和第一加藥泵，將頁巖氣壓裂返排廢水和絮凝劑通 過所述第一連接管輸送進(jìn)所述混凝沉淀池內(nèi)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定液位值后PLC控制器關(guān)閉第一水泵 和第一加藥泵，通過所述攪拌器進(jìn)行攪拌，然后打開所述排泥口將雜質(zhì)排出，混凝池內(nèi)的液 位下降后，PLC控制器再次啟動第一水泵和第一加藥泵進(jìn)液;

　　2)PLC控制器啟動所述第二水泵，將混凝沉淀池的出水通過所述第二連接管輸送進(jìn)所述 臭氧反應(yīng)池中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定液位值后PLC控制器關(guān)閉第二水泵，用輸入臭氧進(jìn)行曝氣處理， 通過PLC控制器控制第二水泵的流量，使混凝沉淀池的出水在臭氧反應(yīng)池中的停留時間為 10～30分鐘，然后通過所述第三連接管將臭氧反應(yīng)池的出水輸送進(jìn)所述調(diào)節(jié)池中;

　　3)當(dāng)調(diào)節(jié)池內(nèi)液位達(dá)到設(shè)定值后，PLC控制器啟動所述第三水泵，將調(diào)節(jié)池的出水通過 所述第四連接管輸送進(jìn)所述微濾膜過濾柱中，通過所述PTFE中空纖維微濾膜進(jìn)行過濾分離處 理，過濾后的出水通過所述第五連接管輸送進(jìn)所述集液罐中，剩余的濃縮液通過所述第一排 放管排出進(jìn)行固化處理;

　　4)當(dāng)PTFE中空纖維微濾膜的通過量低于設(shè)定值時，PLC控制器啟動所述第四水泵和第 二加藥泵，將過濾后的出水和反沖洗藥劑輸送進(jìn)微濾膜過濾柱中進(jìn)行反沖洗處理，反沖洗后 的濃縮液通過第一排放管排出進(jìn)行固化處理。

　　本發(fā)明的有益效果是：提供一種頁巖氣壓裂返排廢水的處理裝置及方法，利用臭氧的強(qiáng) 氧性使返排廢水中的細(xì)菌大幅度減少，再通過PTFE中空纖維微濾膜過濾懸浮物、細(xì)菌及大分 子量膠體等物質(zhì)，同時可有效降低頁巖氣壓裂返排廢水的鹽度，并能大幅降低頁巖氣壓裂返 排廢水的化學(xué)需氧量(COD)，使出水的懸浮固體含量、細(xì)菌數(shù)量滿足重復(fù)利用的指標(biāo)。