CN106495370B - 一种电解诱导臭氧气浮一体化装置 - Google Patents

一种电解诱导臭氧气浮一体化装置 Download PDF

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Abstract

一种电解诱导臭氧气浮一体化装置，包括电絮凝核心筒，废水在其中完成脱稳凝聚，并在筒上部投加过氧化氢与水中铁离子形成芬顿氧化体系；臭氧气浮/催化氧化区，与电絮凝核心筒顶部衔接，废水在其中形成臭氧/双氧水/铁离子的臭氧催化氧化体系，进一步氧化去除难降解有机物，并在臭氧溶气水中微气泡作用下完成气浮过程；出水筒，与臭氧气浮/催化氧化区底部相通，保证臭氧气浮/催化氧化区具有一定的液位；浮渣区，位于电絮凝核心筒和臭氧气浮/催化氧化区顶部，储存、排除臭氧气浮浮渣；该装置仅需稳定的电源供应和必要的过氧化氢补充即可同步高效去除水中SS、乳化油、色度及溶解性难降解有机物等多种污染物，且设备操作简便，运行维护成本低。

Description

一种电解诱导臭氧气浮一体化装置
技术领域
本发明属于环保水处理技术领域，特别涉及一种电解诱导臭氧气浮一体化装置。
背景技术
油气田井场废水是指在对油井/气井进行增产、稳产措施作业时所产生的废水，主要包括修井、完井与固井、压裂、洗井等一系列措施作业废水。该类废水的水质特点为高SS、高化学需氧量、乳化油含量高；此外，投加入措施作业用水中的系列人工合成药剂随废水排入自然环境中，该类人工合成物质一般都具有难降解的特性。
针对该类废水，发明人采用臭氧气浮工艺(ZL 200410073500.4；ZL201410616487.6)进行处理并取得了较好的处理效果。然而，上述工艺与装置在油田作业废水处理操作过程中仍然存在如下的缺点和不足：由于油田井场分散、废水处理站数量较多，此外运行管理人员不足、各个处理站之间距离较远，导致操作人员在规定时间内未能及时巡检个人所辖的水处理站，无法按时、精准的配制所需混凝剂、助凝剂；各类措施作业用水添加剂普遍具有难降解的特性，单纯的臭氧溶气气浮处理技术在设计的处理时间内(约为30min)无法完成该类污染物的彻底氧化，部分难降解添加剂随处理水排入油田井场周边环境，使得本已脆弱的生态环境进一步受到持续破坏。
因此，开发一种简约化、约束条件少的水处理装置，并能实现水中SS、乳化油、色度及溶解性难降解有机物等多种污染物的同步去除，将对保证油田井场分散式污水处理设施稳定运行、保护井场周边脆弱的生态环境具有重要意义。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电解诱导臭氧气浮一体化装置，该装置在污水处理设施场站内仅能提供电源的条件下，利用电絮凝反应完成水中胶体、乳化油的脱稳、凝聚；向水中投加过氧化氢与进入水中的Fe2+形成芬顿氧化体系，用于氧化降解难降解有机物；利用空气源臭氧发生器和溶气泵产生臭氧加压溶气水进行臭氧催化氧化和臭氧气浮反应，进一步削减氧化降解难降解有机物，同时将不溶性污染物从水中分离、携带至浮渣区；运用排水阀门的启闭实现气浮浮渣的自动排除。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电解诱导臭氧气浮一体化装置，包括：
电絮凝核心筒Ⅰ，废水在其中完成胶体、乳化油等脱稳凝聚，并在筒上部投加过氧化氢与进入水中的铁离子形成芬顿氧化体系，对水中有机物进行氧化、改变电絮凝絮体表面电荷特性使之易与微气泡紧密结合；
臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ，与电絮凝核心筒Ⅰ顶部衔接，废水在其中形成臭氧/双氧水/铁离子的臭氧催化氧化体系，进一步氧化去除水中难降解有机物，并在臭氧溶气水中微气泡作用下完成气浮过程；
出水筒Ⅲ，与臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ底部相通，保证臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ具有一定的液位，保障臭氧气浮过程顺利进行；
浮渣区Ⅳ，位于电絮凝核心筒Ⅰ和臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ顶部，储存、排除臭氧气浮浮渣。
所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ环绕电絮凝核心筒Ⅰ设置，所述出水筒Ⅲ环绕臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ设置。
所述电絮凝核心筒Ⅰ中布置电解极板3，电解极板3的底部插入式供电模块由防水铠装电缆引至设备外的供电接口7；废水从电絮凝核心筒Ⅰ底部的进水接入口1经进水导流板2均匀进入电解极板3，过氧化氢从设备外的投加口8经电解极板3上方设置的扩散器4投加于水中，废水由电絮凝核心筒Ⅰ顶部翻入臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ。
所述电解极板3的厚度为8～10mm，极板间距为20mm；电流密度为
8～20mA/cm2，脉冲电源供电，电压小于36V，电极转换频率为30～60Hz。
所述过氧化氢采用水力旋转布水器投加，投加浓度20～50mg/L，构成芬顿氧化体系。
所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部设置有配水装置5，加压臭氧溶气水通过接口9和不锈钢管道输送至配水装置5，臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部与出水筒Ⅲ连通，出水筒Ⅲ的上部设置出水管6，处理水经过出水管6排出，所述浮渣区Ⅳ的顶部设置排渣管10，浮渣通过排渣管10排出。
所述加压臭氧溶气水供给量为装置出力的50～100％，臭氧投加量6～15mg/L。
所述出水管6的高度较臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的水面高度低20～30cm。
所述电絮凝核心筒Ⅰ的上升流速为15～25m/h；臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的停留时间25～35min。
所述臭氧溶气水的供给方式可根据对出水水质的要求和工程投资额的大小由臭氧-溶气泵系统调整为臭氧-微孔曝气系统和臭氧-水射器系统等方式供给，亦能取得较好的处理效果。
所述设备排渣区的运行方式为：当关闭出水管路时，设备持续进水使得气浮区水面上升并将浮渣从排渣管10压出设备。
本发明的电解诱导臭氧气浮一体化装置能在一个处理单元内，高效、同步去除水中SS、乳化油、色度及溶解性难降解有机物等多种污染物，出水水质良好、操作简便以及维护成本低廉优点。
本发明的一体化装置仅仅需要有稳定的电源供应和必要的过氧化氢补充。除此之外，对处理站外界配套条件要求极低，可操作性极佳。
本发明装置可有效减轻操作人员劳动强，降低对处理站员工操作技能、科学素养的要求；若配合以有效的PLC控制系统和远距离无线通信条件，即可方便的实现远程操控和无人值守。
附图说明
图1是本发明结构示意图(正视)。
图2是本发明结构示意图(俯视)。
图3是本发明实施例运行示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1和图2所示，本发明一种电解诱导臭氧气浮一体化装置，包括如下四个功能模块：
电絮凝核心筒Ⅰ，废水在其中完成胶体、乳化油等脱稳凝聚，并在筒上部投加过氧化氢与进入水中的铁离子形成芬顿氧化体系，对水中有机物进行氧化、改变电絮凝絮体表面电荷特性使之易与微气泡紧密结合；
臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ，与电絮凝核心筒Ⅰ顶部衔接，废水在其中形成臭氧/双氧水/铁离子的臭氧催化氧化体系，进一步氧化去除水中难降解有机物，并在臭氧溶气水中微气泡作用下完成气浮过程；
出水筒Ⅲ，与臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ底部相通，保证臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ具有一定的液位，保障臭氧气浮过程顺利进行；
浮渣区Ⅳ，位于电絮凝核心筒Ⅰ和臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ顶部，储存、排除臭氧气浮浮渣。
所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ环绕电絮凝核心筒Ⅰ设置，所述出水筒Ⅲ环绕臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ设置。
具体结构如下：
电絮凝核心筒Ⅰ中布置电解极板3，电解极板3的底部插入式供电模块由防水铠装电缆引至设备外的供电接口7；废水从电絮凝核心筒Ⅰ底部的进水接入口1经进水导流板2均匀进入电解极板3，过氧化氢从设备外的投加口8经电解极板3上方设置的扩散器4投加于水中，废水由电絮凝核心筒Ⅰ顶部翻入臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ。臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部设置有配水装置5，加压臭氧溶气水通过接口9和不锈钢管道输送至配水装置5，臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部与出水筒Ⅲ连通，出水筒Ⅲ的上部设置出水管6，处理水经过出水管6排出，所述浮渣区Ⅳ的顶部设置排渣管10，浮渣通过排渣管10排出。
参照图3，将待处理水输入本发明装置的进水接入口1，脉冲供电模块C与设备的电絮凝极板供电接口7相连，双氧水投加装置A通过管道接入设备的过氧化氢通过投加口8，臭氧加压溶气水通过接口9供至回流水配水装置5，臭氧加压溶气水由模块B生产，该模块包括臭氧发生器B1、溶气泵B2和压力溶气罐B3组成。处理水经由设备出水口6排出，部分处理水进入臭氧加压溶气水模块；出水管路上设置有电动阀门21，当运行一段时间后关闭出水阀门使得设备内运行液位上升，迫使水面之上的浮渣不断上浮并通过设备排渣口10排出设备，完成整个处理过程。其中，根据出水要求和工程投资情况可将臭氧加压溶气水由臭氧-溶气泵模块B替换成为臭氧-微孔曝气系统和臭氧-水射器系统等方式供给。

Claims (10)

1.一种电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，包括：
电絮凝核心筒Ⅰ，废水在其中完成脱稳凝聚，并在筒上部投加过氧化氢与进入水中的铁离子形成芬顿氧化体系，对水中有机物进行氧化、改变电絮凝絮体表面电荷特性使之易与微气泡紧密结合；所述电絮凝核心筒Ⅰ中布置电解极板(3)，废水从电絮凝核心筒Ⅰ底部的进水接入口(1)经进水导流板(2)均匀进入电解极板(3)，过氧化氢从设备外的投加口(8)经电解极板(3)上方设置的扩散器(4)投加于水中；
臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ，与电絮凝核心筒Ⅰ顶部衔接，废水由电絮凝核心筒Ⅰ顶部翻入臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ，废水在臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ中形成臭氧/双氧水/铁离子的臭氧催化氧化体系，进一步氧化去除水中难降解有机物，并在臭氧溶气水中微气泡作用下完成气浮过程；所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部设置有配水装置(5)，加压臭氧溶气水通过接口(9)和不锈钢管道输送至配水装置(5)；
出水筒Ⅲ，与臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ底部相通，保证臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ具有一定的液位，保障臭氧气浮过程顺利进行；
浮渣区Ⅳ，位于电絮凝核心筒Ⅰ和臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ顶部，储存、排除臭氧气浮浮渣。
2.根据权利要求1所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ环绕电絮凝核心筒Ⅰ设置，所述出水筒Ⅲ环绕臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ设置。
3.根据权利要求1所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述电解极板(3)的底部插入式供电模块由防水铠装电缆引至设备外的供电接口(7)。
4.根据权利要求3所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述电解极板(3)的厚度为8～10mm，极板间距为20mm；电流密度为8～20mA/cm2，脉冲电源供电，电压小于36V，电极转换频率为30～60Hz。
5.根据权利要求3所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述过氧化氢采用水力旋转布水器投加，投加浓度20～50mg/L。
6.根据权利要求1所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的底部与出水筒Ⅲ连通，出水筒Ⅲ的上部设置出水管(6)，处理水经过出水管(6)排出，所述浮渣区Ⅳ的顶部设置排渣管(10)，浮渣通过排渣管(10)排出。
7.根据权利要求6所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述加压臭氧溶气水供给量为装置出力的50～100％，臭氧投加量6～15mg/L。
8.根据权利要求6所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述出水管(6)的高度较臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的水面高度低20～30cm。
9.根据权利要求6所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，当关闭出水管路时，持续进水使得氧气浮/催化氧化区Ⅱ水面上升并将浮渣从排渣管(10)压出。
10.根据权利要求1所述电解诱导臭氧气浮一体化装置，其特征在于，所述电絮凝核心筒Ⅰ的上升流速为15～25m/h；臭氧气浮/催化氧化区Ⅱ的停留时间25～35min。
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