CN111943361A - 一种耐盐菌降解压裂返排液有机物的处理系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统和方法，该处理系统包括由管道依次连接的废水调节池(1)、接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)和MBR膜池(4)；在所述废水调节池(1)和接触氧化池(2)之间依次设置自吸罐(5)和输送泵(6)；所述接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)和MBR膜池(4)依次相连形成一体化反应装置；一体化反应装置经自吸产水泵(7)将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。本发明实现通过生化法低成本的有效去除页岩气返排液中有机物，同时确保出水水质稳定，解决高盐体系的压裂返排液单纯氧化法去除有机物运行成本高和去除效果不能稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统和方法。
背景技术
页岩气开采过程中会产生大量含有悬浮物、油脂、重金属和复杂有机物的高含盐有机废水，一般情况下页岩气返排液含盐量在2-6％，CODcr在500-1500mg/L。目前，针对页岩气返排液的高含盐、高COD等特点，主要采用各种高级氧化法氧化分解返排液中有机物，从而达到降低COD的目的。由于高盐体系下采用高级氧化法处理页岩气返排液，不仅氧化设备投资高、运行费用高，而且处理效果不稳定，出水水质波动大。如何实现高效低成本的降解高盐页岩气返排液中有机物是目前页岩气开采环保领域面临的难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐盐菌降解压裂返排液有机物的处理系统和方法，实现通过生化法低成本的有效去除页岩气返排液中有机物，同时确保出水水质稳定，解决高盐体系的压裂返排液单纯氧化法去除有机物运行成本高和去除效果不能稳定的问题。
本发明的技术方案：
一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，包括由管道依次连接的废水调节池1、接触氧化池2、好氧曝气池3和MBR膜池4；在所述废水调节池1和接触氧化池2之间依次设置自吸罐5和输送泵6；所述接触氧化池2、好氧曝气池3和MBR膜池4依次相连形成一体化反应装置；风机8通过管道分别与废水调节池1、接触氧化池2、好氧曝气池3、MBR膜池4相连，污泥回流泵9通过管道与接触氧化池2相连，一体化反应装置经自吸产水泵7将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。
进一步，所述接触氧化池2内装有弹性填料，填料悬挂密度控制在池容积的60～75％。
进一步，所述接触氧化池2安装有自动加药装置，按比例投加耐盐菌、营养液和微量元素溶液，加药量随着水质波动而变化，控制废水中的C：N：P＝100～200：5：1,以质量比计。
进一步，所述耐盐菌是从高盐废水中筛选分离出来的菌株。
进一步，所述营养液为葡萄糖、磷酸二氢钾及氯化铵按质量比5～10：1：1的比例配制的混合溶液。
进一步，所述微量元素主要添加微量Mn2+、Zn2+、Al3+、Cu2+及抗坏血酸、柠檬酸等用于耐盐菌自身细胞合成。
更进一步，其中Mn2+、Zn2+、Al3+、Cu2+等的投加量在0.05～0.5mg/L，抗坏血酸、柠檬酸等投加量在0.1～1mg/L。(mg/L每L废水中所含微量元素的质量重量)在实际操作过程中投加量也是根据生化系统的运行和处理情况进行适当调整的。没有一个定值。
进一步，耐盐菌的筛选过程为：采样来源包括：煤化工废水，盐田，高盐碱减量废水；取1ml废水样以页岩气压裂返排液中的有机物为唯一碳源的培养液进行富集培养；富集培养4次后，通过平板划线筛选和分离纯菌种，然后，再筛选出对页岩气压返液降解效果最好的那株菌株。
进一步，所述MBR膜池4内装有超滤膜，膜组宜采用柔性式平板超滤膜，膜通量设计宜采用10～20L/m2/h，膜材质为PVDF。
本发明还提供一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，包括如下步骤：
1)压裂返排液污水通过管道进入废水调节池1，废水调节池内设置曝气管，通过曝气的方式进行搅拌混合，投加盐酸，pH调节在4～6，停留时间一般在12小时；
2)废水调节池1的出水经过自吸罐5进入一体化反应装置，废水在一体化反应装置中依次经过接触氧化池2、好氧曝气池3和MBR膜池4，所述接触氧化池2内装有弹性填料，填料悬挂密度控制在池容积的60～75％；所述接触氧化池2安装有自动加药装置，按比例投加耐盐菌、营养液和微量元素溶液，加药量随着水质波动而变化，其中控制废水中的C：N：P＝100～200：5：1,以质量比计；
所述风机8与接触氧化池2、好氧曝气池3及MBR膜池4底部的曝气管相连，促进耐盐菌生长；所述污泥回流泵9将MBR池4内的剩余污泥回流至接触氧化池2，增加泥龄，促进有机物去除效果；一体化反应装置经自吸产水泵(7)将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。
根据本发明所述一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，进一步，所述MBR膜池4内装有超滤膜，膜组宜采用柔性式平板超滤膜，膜通量设计宜采用10～20L/m2/h，膜材质为PVDF。
根据本发明所述一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，进一步，系统初期运行时，所述接触氧化池2、好氧曝气池3、MBR膜池4内均要投加耐盐菌种，菌液投加比例1～10％(以小时处理废水的量为基准，与废水的体积比)，优选0.5～5％，处理系统正常运行后，只需在接触氧化池内，根据进水水质情况和出水水质波动情况间歇投加耐盐菌种即可。
本发明实施例以四川某区块压裂返排液作为研究对象，压裂返排液污水进水CODcr为550～900mg/L，氨氮为50～70mg/L，B/C为0.25～0.5，含盐量为2～3％。
该废水采用本发明所述“耐盐菌生化”处理工艺，系统运行后的产水CODcr为50～80mg/L，氨氮为5～8mg/L，出水水质满足GB8978–1996污水综合排放标准一级排放标准。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
1.采用高效耐盐菌降解页岩气压裂返排液中有机物的技术，可大大降低页岩气返排液处理的运行成本，如采用高级氧化法运行成本约8～16元/吨，采用耐盐菌降解的运行成本只要2-4元/吨；
2.工艺中的处理装置采用高度集成的一体化设计，采用平板MBR超滤膜实现耐盐菌和水的分离，减少占地，管理方便，减少了人工劳动强度；
3.工艺中的处理装置内投加耐盐菌种，该微生物在高盐环境的压裂返排液中依然能够生存并降解废水中的有机污染物质，可有效避免由于盐份变化对生化系统造成的冲击；
4.通过MBR超滤膜产水水质稳定，产水中微生物残留量少，悬浮物浓度几乎为零。
附图说明
图1为一种耐盐菌降解压裂返排液有机物的处理系统流程图。
1-废水调节池，2-接触氧化池，3-好氧曝气池，4-MBR膜池，5-自吸罐，6-输送泵，7-自吸产水泵，8-风机，9-污泥回流泵，10-MBR膜组件，11-管道，12-管道，13-管道，14-管道，15-管道，16-液位调节，17-输送泵，18-加药管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。
一种耐盐菌降解压裂返排液有机物的处理系统，由废水调节池、输送泵、风机、PLC控制系统、接触氧化池、好氧曝气池、MBR膜池、污泥回流泵、MBR膜组、管道阀门、在线仪表等组成。压裂返排液污水通过管道11与废水调节池1相连，废水调节池1通过管道与自吸罐5相连，自吸罐5通过管道与输送泵6相连，输送泵6通过管道与接触氧化池2相连，接触氧化池2、好氧曝气池3、MBR膜池4依次相连形成一体化反应装置，风机8通过管道13、管道14、管道15分别与废水调节池1、接触氧化池2、好氧曝气池3、MBR膜池4相连，污泥回流泵9通过管道12与接触氧化池2相连，一体化反应装置经自吸产水泵7将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。各在线仪表和机电设备与PLC控制系统相连。在废水调节池1中安装有pH在线仪表、液位计、自动加药装置，在接触氧化池2装有弹性填料，在MBR膜池4装有柔性平板膜，膜材质为PVDF。
实施案例1：
以四川某区块压裂返排液作为研究对象，压裂返排液污水进水CODcr为650mg/L，氨氮为68mg/L，B/C为0.25，含盐量为3.5％。
压裂返排液污水通过管道进入废水调节池1，投加盐酸，pH调节在4～6；调节池(1)的出水经过自吸罐5进入一体化反应装置，废水在一体化反应装置中依次经过接触氧化池2、好氧曝气池3和MBR膜池4，接触氧化池2内装有弹性填料，填料悬挂密度控制在池容积的70％；风机8与接触氧化池2、好氧曝气池3及MBR膜池4底部的曝气管相连，曝气量为2.5m3·h-1；所述接触氧化池2安装有自动加药装置，投加葡萄糖、磷酸二氢钾及氯化铵混合营养液，营养液的配置质量浓度为10％，投加到废水中的质量浓度为0.1g/L，投加在接触氧化池中，控制废水中的C：N：P＝100：5：1，微量元素是中微量Mn2+、Zn2+、Al3+、Cu2+等的投加量在0.05mg/L，抗坏血酸、柠檬酸等投加量在0.1mg/L，加药量随着水质波动作出调整；在系统刚刚开始运行启动时投加耐盐菌至接触氧化池中，投加量为废水量体积比1％；接触氧化池2、好氧曝气池3及MBR池4的水力停留时间均在12～18h；污泥回流泵9将MBR池4内的剩余污泥回流至接触氧化池2，增加泥龄，促进有机物去除效果。一体化反应装置经自吸产水泵7将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。
该废水采用“耐盐菌生化”处理工艺，系统运行后的产水CODcr为55mg/L，氨氮为6mg/L，出水水质满足GB8978–1996污水综合排放标准一级排放标准。
虽然以上的实施案例对本发明做了详细的描述，但并非用于上述实施例限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，包括由管道依次连接的废水调节池(1)、接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)和MBR膜池(4)；在所述废水调节池(1)和接触氧化池(2)之间依次设置自吸罐(5)和输送泵(6)；所述接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)和MBR膜池(4)依次相连形成一体化反应装置；风机(8)通过管道分别与废水调节池(1)、接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)、MBR膜池(4)相连，污泥回流泵(9)通过管道与接触氧化池(2)相连，一体化反应装置经自吸产水泵(7)将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。
2.根据权利要求1所述采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，所述接触氧化池(2)内装有弹性填料，填料悬挂密度控制在池容积的60～75％。
3.根据权利要求1所述采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，所述接触氧化池(2)安装有自动加药装置，投加耐盐菌、营养液和微量元素溶液，加药量随着水质波动而变化，控制废水中的C：N：P＝100～200：5：1,以质量比计。
4.根据权利要求3所述采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，所述耐盐菌是从高盐废水中筛选分离出来的菌株；
所述营养液为葡萄糖、磷酸二氢钾及氯化铵按质量比5～10：1：1的比例配制的混合溶液；
所述微量元素主要添加微量Mn2+、Zn2+、Al3+、Cu2+及抗坏血酸、柠檬酸等用于耐盐菌自身细胞合成；其中Mn2+、Zn2+、Al3+、Cu2+等的投加量在0.05～0.5mg/L，抗坏血酸、柠檬酸等投加量在0.1～1mg/L。
5.根据权利要求4所述采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，耐盐菌的筛选过程为：采样来源包括：煤化工废水，盐田，高盐碱减量废水；取1ml废水样以页岩气压裂返排液中的有机物为唯一碳源的培养液进行富集培养；富集培养4次后，通过平板划线筛选和分离纯菌种，然后，再筛选出对页岩气压返液降解效果最好的那株菌株。
6.根据权利要求1所述采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理系统，其特征在于，所述MBR膜池(4)内装有超滤膜，膜组宜采用柔性式平板超滤膜，膜通量设计宜采用10～20L/m2/h，膜材质为PVDF。
7.一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)压裂返排液污水通过管道进入废水调节池(1)，废水调节池内设置曝气管，通过曝气的方式进行搅拌混合，投加盐酸，pH调节在4～6，停留时间一般在12小时；
2)废水调节池(1)的出水经过自吸罐(5)进入一体化反应装置，废水在一体化反应装置中依次经过接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)和MBR膜池(4)，所述接触氧化池(2)内装有弹性填料，填料悬挂密度控制在池容积的60～75％；所述接触氧化池(2)安装有自动加药装置，按比例投加耐盐菌、营养液和微量元素溶液，加药量随着水质波动而变化，其中控制废水中的C：N：P＝100～200：5：1,以质量比计；
所述风机(8)与接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)及MBR膜池(4)底部的曝气管相连，促进耐盐菌生长；所述污泥回流泵(9)将MBR池(4)内的剩余污泥回流至接触氧化池(2)，增加泥龄，促进有机物去除效果；一体化反应装置经自吸产水泵(7)将处理后达标的水输送至集水罐作为工业用水。
8.根据权利要求7所述一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，其特征在于，所述MBR膜池(4)内装有超滤膜，膜组宜采用柔性式平板超滤膜，膜通量设计宜采用10～20L/m2/h，膜材质为PVDF。
9.根据权利要求7所述一种采用耐盐菌生化降解高盐压裂返排液中有机物的处理方法，其特征在于，系统开始运行时，所述接触氧化池(2)、好氧曝气池(3)、MBR膜池(4)内均要投加耐盐菌种，菌液投加比例是废水体积百分比0.5～5％，处理系统调试完成后，只需在接触氧化池内，根据进水水质情况和出水水质波动情况间歇投加耐盐菌种即可。
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