公布日：2023.10.17
申请日：2023.07.20
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;B01D36/04(2006.01)I;C02F1/32(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F7/00(2006.01)I;C02F1/
00(2023.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及污水处理技术领域，且公开了一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，旨在有效的降低高盐尤其是高氯离子的油气田开采废水的处理成本，整个处理过程包括预处理、一级UV/Fenton处理、ECO/UV处理以及二级UV/Fenton处理。该页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法可以实现页岩气开采压裂返排废水的污染物降解，经过该方法处理后的页岩气开采压裂返排废水的污染物指标满足《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准(二次征求意见稿)》表2规定的水污染物特别排放限值所规定的排放要求，且在处理过程中，无有毒有害气体产生，UV/Fenton方法的引入，可以降低过程中硫酸亚铁的投加量，降低最终的污泥量，且由于使用了UV/Fenton与ECO相结合，处理成本比传统的方法更低。
权利要求书
1.一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)收集池收集足够废水后，将废水排放至加药池，加药池收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，在加药池中投加足量A，A投加完毕后，在加药池中投加碱直至加药池中废水的pH值6以上；2)碱投加完毕后，在加药池中投加足量PAM，PAM投加完毕后，将加药池中废水排放至一级沉淀池，废水在一级沉淀池中停留时间是1-10h；3)废水在一级沉淀池中停留时间结束后，上部清夜排放至一级UV/Fenton反应容器，废水在一级沉淀池停留时间结束后，下部污泥排入压滤系统；4)一级UV/Fenton反应容器收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量硫酸亚铁，硫酸亚铁投加完毕后，在一级UV/Fenton反应容器内投加硫酸直至一级UV/Fenton反应容器内废水的pH值至1-7之间；5)硫酸投加完毕后，开启一级UV灯，一级UV灯开启后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量双氧水，一级UV/Fenton反应容器内双氧水投加完毕后，废水在一级UV/Fenton反应容器内继续反应1-10h；6)废水在UV/Fenton反应容器内反应时间结束后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量碱至UV/Fenton反应容器内废水的pH值6-12之间，废水在一级UV/Fenton反应容器内停留时间结束后，关闭一级UV灯；7)一级UV灯关闭后，一级UV/Fenton反应容器内废水排放至ECO系统，ECO系统收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，开启ECO系统，ECO系统开启后，开启二级UV灯，废水在ECO系统内停留的总时间是1-24h；8)废水在ECO系统内停留时间结束后，ECO系统内废水排放至二级UV/Fenton反应容器，二级UV/Fenton反应容器收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，开启三级UV灯系统，三级UV灯开启1-10h后，在二级UV/Fenton反应容器内投加硫酸直至二级UV/Fenton反应容器内废水的pH值1-7之间；9)硫酸投加完毕后，开启二级UV灯，三级UV灯开启后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量双氧水，双氧水投加完毕后，废水在二级UV/Fenton反应容器中继续停留0.5-5h；10)废水在二级UV/Fenton反应容器内反应完毕后，关闭三级UV灯，三级UV灯关闭后，在二级UV/Fenton反应容器投加足量PAC，PAC投加完毕后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量碱直至二级UV/Fenton反应容器内废水的pH值5-10之间；11)二级UV/Fenton反应容器内碱投加完毕后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量PAM，PAM投加完毕后，二级UV/Fenton反应容器内废水排放至第二沉淀池，废水在第二沉淀池内停留时间是1-10h；12)废水在第二沉淀池内停留时间结束后，上清液排放至清水池，废水在第二沉淀池内停留时间结束后，下部污泥排放至压滤系统，压滤系统收集足够污泥后开启压滤系统，压滤系统压滤出的干污泥另行处理，压滤系统压滤出的清水排放至一级UV/Fenton反应容器内。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述A是无机盐类。
3.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述加药池中废水投加碱后的pH值优选值是9-11之间，废水在所述一级沉淀池中停留时间的优选值是2-4h。
4.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述一级UV/Fenton反应容器内投加硫酸后的pH值优选值是2-4之间，废水在所述一级UV/Fenton反应容器内反应时间的优选值是1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述一级UV/Fenton反应容器内废水投加碱后的pH值优选值是9-11之间，废水在所述ECO系统内停留时间的优选值是2-5h。
6.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述二级UV/Fenton反应容器内废水投加硫酸后的pH值优选值是2-5之间，废水在所述二级UV/Fenton反应容器内停留的总时间的优选值是1.5-5h。
7.根据权利要求1所述的一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，其特征在于，所述二级UV/Fenton反应容器内投加碱后废水的pH值的优选值是6-9之间，废水在第二沉淀池中停留时间的优选值是2-4h。
8.用以实施权利要求1-7任一项所述方法的系统，其特征在于，包括预处理系统、一级UV/Fenton处理系统、ECO/UV处理系统以及二级UV/Fenton处理系统；所述预处理系统包括曝气系统、收集池、A储存池、碱储存池、PAM(polyacrylamide，聚丙烯酰胺)储存池、加药池、第一沉淀池以及压滤系统；所述一级UV/Fenton处理系统包括硫酸亚铁储存池、硫酸储存池、双氧水储存、一级UV/Fenton反应容器、一级UV灯以及压滤系统；所述ECO/UV处理系统包括ECO系统、二级UV灯以及PAC储存池；所述二级UV/Fenton处理系统包括二级UV/Fenton反应容器、三级UV灯、PAC储存池、碱储存池、PAM储存池、第二沉淀池、压滤系统以及清水池。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，该页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法可以实现页岩气开采压裂返排废水的污染物降解，经过该方法处理后的页岩气开采压裂返排废水的污染物指标满足《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准(二次征求意见稿)》表2规定的水污染物特别排放限值所规定的排放要求，且在处理过程中，无有毒有害气体产生。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，包括以下步骤：
1)收集池收集足够废水后，将废水排放至加药池，加药池收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，在加药池中投加足量A，A投加完毕后，在加药池中投加碱直至加药池中废水的pH值6以上；
2)碱投加完毕后，在加药池中投加足量PAM，PAM投加完毕后，将加药池中废水排放至一级沉淀池，废水在一级沉淀池中停留时间是1-10h；
3)废水在一级沉淀池中停留时间结束后，上部清夜排放至一级UV/Fenton反应容器，废水在一级沉淀池停留时间结束后，下部污泥排入压滤系统；
4)一级UV/Fenton反应容器收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量硫酸亚铁，硫酸亚铁投加完毕后，在一级UV/Fenton反应容器内投加硫酸直至一级UV/Fenton反应容器内废水的pH值至1-7之间；
5)硫酸投加完毕后，开启一级UV灯，一级UV灯开启后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量双氧水，一级UV/Fenton反应容器内双氧水投加完毕后，废水在一级UV/Fenton反应容器内继续反应1-10h；
6)废水在UV/Fenton反应容器内反应时间结束后，在一级UV/Fenton反应容器内投加足量碱至UV/Fenton反应容器内废水的pH值6-12之间，废水在一级UV/Fenton反应容器内停留时间结束后，关闭一级UV灯；
7)一级UV灯关闭后，一级UV/Fenton反应容器内废水排放至ECO系统，ECO系统收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，开启ECO系统，ECO系统开启后，开启二级UV灯，废水在ECO系统内停留的总时间是1-24h；
8)废水在ECO系统内停留时间结束后，ECO系统内废水排放至二级UV/Fenton反应容器，二级UV/Fenton反应容器收集足够废水后，开启曝气系统，曝气系统开启后，开启三级UV灯系统，三级UV灯开启1-10h后，在二级UV/Fenton反应容器内投加硫酸直至二级UV/Fenton反应容器内废水的pH值1-7之间；
9)硫酸投加完毕后，开启二级UV灯，三级UV灯开启后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量双氧水，双氧水投加完毕后，废水在二级UV/Fenton反应容器中继续停留0.5-5h；
10)废水在二级UV/Fenton反应容器内反应完毕后，关闭三级UV灯，三级UV灯关闭后，在二级UV/Fenton反应容器投加足量PAC，PAC投加完毕后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量碱直至二级UV/Fenton反应容器内废水的pH值5-10之间；
11)二级UV/Fenton反应容器内碱投加完毕后，在二级UV/Fenton反应容器内投加足量PAM，PAM投加完毕后，二级UV/Fenton反应容器内废水排放至第二沉淀池，废水在第二沉淀池内停留时间是1-10h；
12)废水在第二沉淀池内停留时间结束后，上清液排放至清水池，废水在第二沉淀池内停留时间结束后，下部污泥排放至压滤系统，压滤系统收集足够污泥后开启压滤系统，压滤系统压滤出的干污泥另行处理，压滤系统压滤出的清水排放至一级UV/Fenton反应容器内。
优选的，所述A是无机盐类。
优选的，所述加药池中废水投加碱后的pH值优选值是9-11之间，废水在所述一级沉淀池中停留时间的优选值是2-4h。
优选的，所述一级UV/Fenton反应容器内投加硫酸后的pH值优选值是2-4之间，废水在所述一级UV/Fenton反应容器内反应时间的优选值是1-3h。
优选的，所述一级UV/Fenton反应容器内废水投加碱后的pH值优选值是9-11之间，废水在所述ECO系统内停留时间的优选值是2-5h。
优选的，所述二级UV/Fenton反应容器内废水投加硫酸后的pH值优选值是2-5之间，废水在所述二级UV/Fenton反应容器内停留的总时间的优选值是1.5-5h。
优选的，所述二级UV/Fenton反应容器内投加碱后废水的pH值的优选值是6-9之间，废水在第二沉淀池中停留时间的优选值是2-4h。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种用以实施上述方法的系统，包括预处理系统、一级UV/Fenton处理系统、ECO/UV处理系统以及二级UV/Fenton处理系统；
所述预处理系统包括曝气系统、收集池、A储存池、碱储存池、PAM(polyacrylamide，聚丙烯酰胺)储存池、加药池、第一沉淀池以及压滤系统；
所述一级UV/Fenton处理系统包括硫酸亚铁储存池、硫酸储存池、双氧水储存池、一级UV/Fenton反应容器、一级UV灯以及压滤系统；
所述ECO/UV处理系统包括ECO系统、二级UV灯以及PAC储存池；
所述二级UV/Fenton处理系统包括二级UV/Fenton反应容器、三级UV灯、PAC储存池、碱储存池、PAM储存池、第二沉淀池、压滤系统以及清水池。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种页岩气开采压裂返排废水污染物降解的方法，具备以下有益效果：
1、本发明处理后的废水，污染物含量更低，可以直接满足《陆上石油天然气开采工业污染物排放标准(二次征求意见稿)》表2规定的水污染物特别排放限值所规定的排放要求；
2、由于使用了UV/Fenton与ECO相结合，处理成本比传统的方法更低；
3、由于页岩气开采废水的含盐量高，避免了ECO过程新增催化剂，因而可以降低处理成本避免废水中新增含盐量，UV/Fenton方法的引入，可以降低过程中硫酸亚铁的投加量，进而降低最终的污泥量。
（发明人：衡云华;康佑军;徐泸军;徐伟姗;邓婷婷;黄伟聪）