公布日：2023.04.14
申請(qǐng)日：2023.01.06
分類(lèi)號(hào)：C02F9/00(2023.01)I;C02F103/10(2006.01)N;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/62(2023.01)N;C02F5/02(2023.01)N;C02F5/06(2023.01)N;C02F5/04(2023.01)N;C02F5/
12(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F1/467(2023.01)N;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/58
(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種氣田廢水處理工藝，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)壓裂返排液處理效果不好，成本較高的技術(shù)問(wèn)題；所述的處理工藝包括調(diào)節(jié)均質(zhì)，還包括氣浮反應(yīng)、高級(jí)氧化、生化處理、除硼處理和膜處理，所述氣浮反應(yīng)是在廢水中加入有機(jī)破膠劑10-300ppm、硬水軟化劑50-1100ppm、重金屬捕捉劑1-200ppm、絮凝劑1‰-2‰、助凝劑10-100ppm，氣動(dòng)攪拌后得到上清液，所述高級(jí)氧化包括對(duì)氣浮反應(yīng)得到的上清液進(jìn)行臭氧氧化、鐵碳微電解和電催化氧化，所述生化處理包括對(duì)高級(jí)氧化后的污水進(jìn)行厭氧脫氮和好氧處理；本發(fā)明具有藥劑加量少，工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定，處理效率高，無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種氣田廢水處理工藝，包括調(diào)節(jié)均質(zhì)，其特征在于，還包括依次進(jìn)行的氣浮反應(yīng)、高級(jí)氧化、生化處理、除硼處理和膜處理；所述氣浮反應(yīng)是在廢水中加入有機(jī)破膠劑10-300ppm、硬水軟化劑50-1100ppm、重金屬捕捉劑1-200ppm、絮凝劑1‰-2‰和助凝劑10-100ppm，氣動(dòng)攪拌后得到上清液；所述高級(jí)氧化包括對(duì)氣浮反應(yīng)得到的上清液進(jìn)行臭氧氧化、鐵碳微電解和電催化氧化；所述生化處理包括對(duì)高級(jí)氧化后的污水進(jìn)行厭氧脫氮和好氧處理，所述厭氧脫氮回流比為80％-200％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述調(diào)節(jié)均質(zhì)具體是：將廢水pH調(diào)節(jié)為6-9，重力沉降16-24h，除去大部分沉泥及回收浮油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述有機(jī)破膠劑為HJP-103，所述硬水軟化劑為碳酸鈣、無(wú)水硫酸鈉、氧化鈣、磷酸鈉、EDTA二鈉、EDTA四鈉中的任意一種或多種混合，所述重金屬捕捉劑為硫化鈉、水玻璃、碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鎂鋁、聚合氯化鋁、有機(jī)硫聚合物TMT、HMC-M1重捕劑、黃原酸酯、二硫代胺基甲酸鹽中的任意一種或多種混合，所述絮凝劑為PAC或聚合硫酸鐵，所述助凝劑為陽(yáng)離子PAM。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，在進(jìn)行鐵碳微電解時(shí)，還加入有絮凝劑，所述絮凝劑采用KW3820或陽(yáng)離子PAM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述電催化氧化在電催化氧化池內(nèi)進(jìn)行，池內(nèi)至少設(shè)置有兩組電催化氧化裝置，所述的電催化氧化裝置采用摻雜金屬氧化物鈦基電極的雙功能電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述除硼處理將污水中硼含量降低至0.5mg/L以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述除硼處理采用KL+CC濾料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述膜處理包括微濾膜、超濾膜和反滲透膜處理單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述微濾膜和超濾膜分別截留大于0.1-1微米和大于0.001-0.01微米的膠體及細(xì)微顆粒，所述反滲透膜采用一級(jí)兩段式超高壓反滲透膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣田廢水處理工藝，其特征在于，所述氣浮反應(yīng)階段停留時(shí)間為2-16h，所述高級(jí)氧化階段停留時(shí)間為5-10h，所述生化處理階段停留時(shí)間為20-50h，所述除硼處理階段停留時(shí)間為2-8h，所述膜處理階段停留時(shí)間為0.5-4h。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)壓裂返排液處理效果不好，成本較高的技術(shù)問(wèn)題，目的在于提供一種氣田廢水處理工藝，有效地降解了有機(jī)物、去除重金屬，并降低了COD，工藝設(shè)置合理，藥劑加量少，工藝簡(jiǎn)單穩(wěn)定，處理效率高，無(wú)二次污染，實(shí)現(xiàn)了礦物油、雜質(zhì)和水的有效分離。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種氣田廢水處理工藝，包括調(diào)節(jié)均質(zhì)，還包括依次進(jìn)行的氣浮反應(yīng)、高級(jí)氧化、生化處理、除硼處理和膜處理；
所述氣浮反應(yīng)是在廢水中加入有機(jī)破膠劑10-300ppm、硬水軟化劑50-1100ppm、重金屬捕捉劑1-200ppm、絮凝劑1‰-2‰、助凝劑10-100ppm，氣動(dòng)攪拌后得到上清液；
所述高級(jí)氧化包括對(duì)氣浮反應(yīng)得到的上清液進(jìn)行臭氧氧化、鐵碳微電解和電催化氧化；
所述生化處理包括對(duì)高級(jí)氧化后的污水進(jìn)行厭氧脫氮和好氧處理，所述厭氧脫氮回流比為80％-200％。
本發(fā)明對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí)，先通過(guò)調(diào)節(jié)均質(zhì)將廢水調(diào)節(jié)到合適的pH并除去大部分沉泥及回收浮油，然后通過(guò)氣浮反應(yīng)加藥處理，排出污泥，得到上清液，再通過(guò)臭氧氧化分解部分有機(jī)物，并達(dá)到脫色目的，通過(guò)鐵碳微電解將難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為較易生物降解的有機(jī)物，將部分有毒的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒的有機(jī)物，去除部分COD，通過(guò)電催化氧化將廢水中的難降解及有毒物質(zhì)分解為低分子且低毒或無(wú)毒物質(zhì)，為后續(xù)生化處理提供有利條件。
之后在厭氧脫氮中，利用馴化的兼性厭氧微生物的水解作用，將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為利于好氧微生物降解的小分子有機(jī)物，通過(guò)反硝化菌反硝化作用，去除廢水中的硝酸鹽或反硝酸鹽，達(dá)到脫氮的目的，再進(jìn)行接觸氧化，在曝氣條件下，利用定向馴化耐鹽微生物，在高鹽條件下對(duì)溶解性和膠體有機(jī)物徹底分解；最后進(jìn)行除硼處理，降低廢水中的硼含量，并通過(guò)膜處理達(dá)到脫鹽，除重金屬及放射性離子的目的，得到符合要求的清水。
本發(fā)明結(jié)合物理、電化學(xué)與生物方法結(jié)合處理氣田廢水，采用了先化學(xué)降解，再生化處置的順序，防止廢水中的有毒有害或難降解物質(zhì)對(duì)生化微生物的不利影響，本發(fā)明的處理藥劑價(jià)格低廉，來(lái)源廣，加量低，處理工藝簡(jiǎn)單易行，整套流程固相、水相、油相分離速度快，CODr、氨氮、總磷等指標(biāo)均能快速降低至標(biāo)準(zhǔn)要求值，藥劑投加量少，節(jié)約了處理成本，并且回收了壓裂返排液中的原油，無(wú)害化處理后污水進(jìn)入城市管網(wǎng)，既節(jié)約了清水資源，又避免了氣田廢水外排污染環(huán)境的問(wèn)題。
進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)均質(zhì)具體是：將廢水pH調(diào)節(jié)為6-9，重力沉降16-24h，除去大部分沉泥及回收浮油。具體地，調(diào)節(jié)均質(zhì)在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行，通過(guò)加入鹽酸、燒堿溶液(濃度20％-40％)，調(diào)整污水pH至6-9，為后續(xù)處理提供適合的酸堿環(huán)境，利用浮動(dòng)收油筒將調(diào)節(jié)池中廢水表面的油水混合物集中收集到油水分離器，保障調(diào)節(jié)池內(nèi)沒(méi)有浮油，進(jìn)入油水分離器的混合液再經(jīng)油水分離(重力分離)，分離出的礦物油外委處置，水相返回調(diào)節(jié)池。
進(jìn)一步地，所述有機(jī)破膠劑為HJP-103(開(kāi)封市恒聚生物科技有限公司)，所述硬水軟化劑為碳酸鈣、無(wú)水硫酸鈉、氧化鈣、磷酸鈉、EDTA二鈉、EDTA四鈉中的任意一種或多種混合，所述重金屬捕捉劑為硫化鈉、水玻璃、碳酸鈉、磷酸鈉、硅酸鎂鋁、聚合氯化鋁、有機(jī)硫聚合物TMT、HMC-M1重捕劑、黃原酸酯、二硫代胺基甲酸鹽中的任意一種或多種混合，所述絮凝劑為PAC或聚合硫酸鐵，所述助凝劑為陽(yáng)離子PAM。
進(jìn)一步地，在進(jìn)行鐵碳微電解時(shí)，還加入有絮凝劑，所述絮凝劑采用KW3820或陽(yáng)離子PAM。通過(guò)Fe/C原電池的氧化還原作用，產(chǎn)生的氧化還原反應(yīng)、原電池反應(yīng)、電化學(xué)富集、物理吸附、混凝沉淀等一系列反應(yīng)，使水體中的有機(jī)物斷鏈開(kāi)環(huán)、碳化，將難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為較易生物降解的有機(jī)物，將部分有毒的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒的有機(jī)物，去除部分COD，同時(shí)，利用絮凝劑絮凝沉淀除去廢水中的鐵/亞鐵離子，及部分有機(jī)污染物和懸浮物。所述的鐵碳微電解采用一體式燒結(jié)填料，避免了傳統(tǒng)設(shè)備易鈍化、產(chǎn)生大量鐵泥等問(wèn)題。
進(jìn)一步地，所述電催化氧化在電催化氧化池內(nèi)進(jìn)行，池內(nèi)至少設(shè)置有兩組電催化氧化裝置，所述的電催化氧化裝置采用摻雜金屬氧化物鈦基電極的雙功能電極。電催化氧化池利用“摻雜金屬氧化物鈦基電極”雙功能電極，其陽(yáng)極面和陰極面產(chǎn)生的電勢(shì)差，分別起到氧化分解有機(jī)物和還原沉淀金屬離子的作用，具體地，其一面是添加稀土金屬的多元金屬氧化物電催化陽(yáng)極面，具有高等級(jí)電催化氧化活性功能，使結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)物降解、礦化，另一面是電催化陰極面，具有電化學(xué)還原活性功能，使重金屬離子電沉積去除。
進(jìn)一步地，所述除硼處理將污水中硼含量降低至0.5mg/L以下。
進(jìn)一步地，所述除硼處理采用KL+CC濾料。在KL處理含硼廢水過(guò)程中，30％的KL出水回流用于獲得硼濃縮液，濃縮液中硼含量越高，越容易使聚合粒子以B5O6(OH)4存在，硼可以很容易的被高效的吸附掉，并同時(shí)去除他們的氫氧化物，CC具有很高的去除硼的能力,相較于離子交換樹(shù)脂，反滲透或其他傳統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)在清洗吸附劑時(shí)消耗很少的化學(xué)藥劑，這種獨(dú)特的方法可以有效的處理大量的水。
進(jìn)一步地，所述膜處理包括微濾膜、超濾膜和反滲透膜處理單元。
進(jìn)一步地，所述微濾膜和超濾膜分別截留大于0.1-1微米和大于0.001-0.01微米的膠體及細(xì)微顆粒，所述反滲透膜采用一級(jí)兩段式超高壓反滲透膜。微濾膜和超濾膜的設(shè)置可以為反滲透膜組件提供一道保護(hù)屏障，保證其穩(wěn)定運(yùn)行。
進(jìn)一步地，所述氣浮反應(yīng)階段停留時(shí)間為2-16h，所述高級(jí)氧化階段停留時(shí)間為5-10h，所述生化處理階段停留時(shí)間為20-50h，所述除硼處理階段停留時(shí)間為2-8h，所述膜處理階段停留時(shí)間為0.5-4h。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1.本發(fā)明結(jié)合物理、電化學(xué)與生物方法結(jié)合處理氣田廢水，采用了先化學(xué)降解，再生化處置的順序，防止廢水中的有毒有害或難降解物質(zhì)對(duì)生化微生物的不利影響，通過(guò)臭氧氧化、鐵碳微電解和電催化氧化的組合工藝，并設(shè)置合適的回流比，有效地降解了有機(jī)物并降低了COD，為后續(xù)生化處理提供了有利條件，同時(shí)處理藥劑價(jià)格低廉，來(lái)源廣，加量低，工藝簡(jiǎn)單易行，整套流程固相、水相、油相分離速度快，CODr、氨氮、總磷等指標(biāo)均能快速降低至標(biāo)準(zhǔn)要求值。
2.本發(fā)明在電催化氧化工藝段使用“摻雜金屬氧化物鈦基電極”的雙功能電極，不僅具有高等級(jí)電催化氧化活性功能，能夠使結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)物降解和礦化，還具有電化學(xué)還原活性功能，將重金屬離子電沉積去除，同時(shí)“摻雜金屬氧化物鈦基電極”的雙功能電極壽命長(zhǎng)，可降低成本，避免了普通電催化氧化對(duì)電源脈沖數(shù)量要求高，且陰極板更換頻繁，壽命短的問(wèn)題。
3.本發(fā)明生化處理使用的厭氧和好氧微生物，均為自主長(zhǎng)時(shí)間馴化培養(yǎng)，經(jīng)過(guò)1-2月馴化后再投放，避免了市售菌種對(duì)高鹽水質(zhì)不適應(yīng)，存活率低，掛膜不明顯，處理效果不佳甚至無(wú)效果的問(wèn)題。
4.本發(fā)明除硼處理采用KL+CC濾料，具有很高的除硼的能力，能夠有效地將硼含量降低至0.5mg/L以下，處理效率高。
5.本發(fā)明采用微濾(MF)+超濾(UF)+反滲透(RO)組合工藝，可有效去除膠體和細(xì)微顆粒，并達(dá)到脫鹽，脫除重金屬及放射性離子的目的。
6.本發(fā)明的處理工藝可接納嚴(yán)重超標(biāo)污水，進(jìn)水COD最高濃度可接受20000mg/L，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，可根據(jù)源水水質(zhì)進(jìn)行工藝越級(jí)，以降低處理成本。
（發(fā)明人：張?jiān)?span style="font-family: Calibri;">;阮小凱;郭建彬）
