CN113880305A - 一种模块化集成式返排废水处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种模块化集成式返排废水处理系统；模块化集成式返排废水处理系统包括分离池、凝结组件和再过滤组件，将返排液注入分离池进行初步过滤，将油液以及其他固体杂质与水分离后注入凝结组件，通过添加净化药剂将溶解性污染物凝结沉淀，凝结组件包括控制中心和反应罐，控制中心包括数据采集单元和运算服务器，返排液经过初步过滤后注入反应罐，运算服务器通过数据采集单元检测采集返排液的反应情况，从而调整控制药剂的添加量以及返排液的进水量，解决了现有的返排液处理系统难以准确控制药剂添加量的问题。

Description

一种模块化集成式返排废水处理系统及方法

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种模块化集成式返排废水处理系统及方法。

背景技术

压裂返排液是为增加油气井产量运用水力压裂技术对地层进行压裂作业后返排至地面的混合液，其不仅包括原注入地层的压裂液，而且携带有地层中的多种污染物，压裂返排液主要成分为瓜胶、防腐剂、破胶剂、石油类及其它各种化学添加剂，呈现高COD值、高稳定性和高粘度的特征，如果不经过处理而直接外排将会对环境造成危害；

现有的返排液处理系统大多采用人工投放净化药剂，无法准确控制净化药剂的添加量，为保证净化效果往往会过量倒入药剂，导致废水处理成本高，而且每次人工倒入药剂的量不一致，会导致使出水水质不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化集成式返排废水处理系统，解决现有的返排液处理系统难以准确控制药剂添加量的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种模块化集成式返排废水处理系统，所述模块化集成式返排废水处理系统包括分离池、凝结组件和再过滤组件，将返排液注入所述分离池进行初步过滤，将油液以及其他固体杂质与水分离后注入所述凝结组件，通过添加净化药剂将溶解性污染物凝结沉淀，所述再过滤组件将凝结后的污染物沉淀再次过滤；

所述凝结组件包括控制中心和反应罐，所述控制中心监控采集所述分离池过滤后的废液信息，并根据采集到的废液信息控制药剂的添加量，经过所述分离池过滤后的废液在所述反应罐与药剂发生反应生成沉淀；

所述控制中心包括数据采集单元和运算服务器，所述数据采集单元实时检测并收集所述分离池、所述反应罐和所述再过滤组件中的废液信息，并将废液信息传输至所述运算服务器，所述运算服务器根据所述数据采集单元采集到的废水信息调整药剂的投放量以及控制废水的流向。

返排液经过所述分离池初步过滤后注入所述反应罐，所述运算服务器通过数据采集单元检测采集返排液的反应情况，从而调整控制药剂的添加量以及返排液的进水量。

其中，所述运算服务器具有人工智能控制模块和管理数据库，所述管理数据库用以储存所述数据采集单元发送的废水信息，所述人工智能控制模块根据采集到的废水信息和储存在所述管理数据库中的以往废水信息，进行计算分析，控制药剂的添加量和返排液的进水量。

所述数据采集单元检测采集到的废水信息传输至所述人工智能控制模块进行对比分析，同时处理结果和废水信息储存在所述管理数据库中。

其中，所述反应罐具有催化载体和水流分布器，所述催化载体用以提高废液与药剂的反应效率，同时使反应生成的沉淀以结晶的方式附着在所述催化载体上，避免沉淀形成污泥堵塞所述反应罐的出口。

所述水流分布器使废水均匀分布在所述反应罐的内部，所述催化载体用以提高返排液废水与药剂的反应效率。

其中，所述分离池具有废水泵、导气管和过滤器，所述废水泵将返排液抽入所述分离池，所述导气管持续向返排液中通入气体，在返排液中生成大量小型气泡，使分散在返排液中的油液重新聚合上浮，实现油水分离，所述过滤器将返排液中的固体杂质与水过滤分离。

所述废水泵将返排液注入所述分离池的内部，所述导气管持续向返排液中通入气体，使油液与水分离，所述过滤器用以过滤返排液中的固体杂质。

其中，所述再过滤组件具有反渗透膜和超滤膜，从所述反应罐排出的废水依次通过所述超滤膜和所述反渗透膜，对废水在所述反应罐中生成的结晶沉淀和未参与反应的有机污染物进行过滤。

采用双膜法对反应后的废水进行过滤处。

本发明还提出一种返排废水处理方法，包括上述的所述模块化集成式返排废水处理系统，具体还包括以下步骤：

将返排液抽入分离池，所述分离池采用气浮法将油液与水分离，同时过滤返排液中的固体杂质，之后将过滤完成的废水通过水流分布器排入反应罐；

所述水流分布器将过滤后的废水注入反应罐，废水中的溶解性污染物与药剂在催化载体的催化下快速发生反应，在所述催化载体的表面生成结晶，同时所述水流分布器将部分废水加压喷入所述反应罐的内部，将所述催化载体表面的结晶冲下，与反应完成的废水一同排出所述反应罐；

数据采集单元实时采集废水的流量等废水信息，并将废水信息发送至管理数据库进行储存，人工智能控制模块根据所述数据采集单元实时采集到的废水信息和以往采集到的废水信息，计算分析所述反应罐中的反应情况，及时控制调整返排液的进水量以及药剂的添加量；

所述反应罐排出的废水通过超滤膜和反渗透膜过滤掉反应生成的结晶和其他未反应完全的有机污染物；

所述人工智能控制模块通过所述数据采集单元对过滤后的废水再次进行检测分析，若水质未达标，则再次将水注入所述反应罐进行反应净化。

所述人工智能控制模块通过所述数据采集单元实时监测所述反应罐和所述再过滤组件内的返排液净化处理状态，并进行控制调整，减少药剂的消耗。

本发明的一种模块化集成式返排废水处理系统，返排液经过初步过滤后注入所述反应罐，所述运算服务器通过数据采集单元检测采集返排液的反应情况，从而调整控制药剂的添加量以及返排液的进水量，解决了现有的返排液处理系统难以准确控制药剂添加量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种模块化集成式返排废水处理系统的系统架构图。

图2是本发明提供的一种模块化集成式返排废水处理系统凝结组件的系统模块图。

图3是本发明提供的一种模块化集成式返排废水处理系统分离池的系统模块图。

图4是本发明提供的一种模块化集成式返排废水处理系统再过滤组件系统模块图。

图5是本发明提供的一种模块化集成式返排废水处理方法流程图。

10-凝结组件、11-控制中心、111-运算服务器、1111-人工智能控制模块、1112-管理数据库、112-数据采集单元、1121-图像采集器、1122-传感器组件、11221-酸碱度传感器、11222-电磁流量计、11223-水位传感器、12-反应罐、121-催化载体、122-水流分布器、1221-分流口、1222-喷嘴、20-分离池、21-废水泵、22-导气管、23-过滤器、30-再过滤组件、31-超滤膜、32-反渗透膜。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图5，本发明提供一种模块化集成式返排废水处理系统，所述模块化集成式返排废水处理系统包括分离池20、凝结组件10和再过滤组件30，将返排液注入所述分离池20进行初步过滤，将油液以及其他固体杂质与水分离后注入所述凝结组件10，通过添加净化药剂将溶解性污染物凝结沉淀，所述再过滤组件30将凝结后的污染物沉淀再次过滤；

所述凝结组件10包括控制中心11和反应罐12，所述控制中心11监控采集所述分离池20过滤后的废液信息，并根据采集到的废液信息控制药剂的添加量，经过所述分离池20过滤后的废液在所述反应罐12与药剂发生反应生成沉淀；

所述控制中心11包括数据采集单元112和运算服务器111，所述数据采集单元112实时检测并收集所述分离池20、所述反应罐12和所述再过滤组件30中的废液信息，并将废液信息传输至所述运算服务器111，所述运算服务器111根据所述数据采集单元112采集到的废水信息调整药剂的投放量以及控制废水的流向。

在本实施方式中，所述分离池20将返排液从地下抽起，将返排液中的油液和固体杂质过滤分离，之后废水流入所述反应罐12，废水中的污染物与药剂在所述反应罐12中发生反应，以结晶的方式与水分离，之后反应物结晶与水流一起排出所述反应罐12，由所述再过滤组件30进行再次过滤，在对废水进行反应处理，所述数据采集单元112实时监测采集并储存废水的状态信息，所述运算服务器111根据采集的废水信息和以往的处理数据进行计算对比，分析返排液的反应效率，并及时调整药剂的添加量和废水的加入量，避免造成药剂的浪费，解决了现有的返排液处理系统难以准确控制药剂添加量的问题。

进一步的，所述数据采集单元112包括图像采集器1121和传感器组件1122，所述图像采集器1121用以实时监测所述反应罐12内部的环境状况，通过废水的颜色计算判断反应程度，所述传感器组件1122用以采集废水信息，以便所述运算服务器111根据采集到的废水信息调整废水的流向、流量等数据；

所述传感器组件1122包括酸碱度传感器11221、电磁流量计11222和水位传感器11223，所述酸碱度传感器11221用以检测所述反应罐12和所述再过滤组件30中废液的酸碱度，进而检测反应是否完全，电磁流量计11222用以检测所述反应罐12的进水量，所述水位传感器11223用以测量所述；

所述运算服务器111具有人工智能控制模块1111和管理数据库1112，所述管理数据库1112用以储存所述数据采集单元112发送的废水信息，所述人工智能控制模块1111根据采集到的废水信息和储存在所述管理数据库1112中的以往废水信息，进行计算分析，控制药剂的添加量和返排液的进水量；

所述反应罐12具有催化载体121和水流分布器122，所述催化载体121用以提高废液与药剂的反应效率，同时使反应生成的沉淀以结晶的方式附着在所述催化载体121上，避免沉淀形成污泥堵塞所述反应罐12的出口；

所述水流分布器122具有分流口1221和喷嘴1222，经过所述分离池20过滤的废水大部分通过若干根所述分流口1221流入所述反应罐12，并均匀分布在所述反应罐12的内部，小部分废水通过所述喷嘴1222喷出，将附着在所述催化载体121上的结晶体冲下，与水流一起排出所述反应罐12;

所述分离池20具有废水泵21、导气管22和过滤器23，所述废水泵21将返排液抽入所述分离池20，所述导气管22持续向返排液中通入气体，在返排液中生成大量小型气泡，使分散在返排液中的油液重新聚合上浮，实现油水分离，所述过滤器23将返排液中的固体杂质与水过滤分离；

所述再过滤组件30具有反渗透膜32和超滤膜31，从所述反应罐12排出的废水依次通过所述超滤膜31和所述反渗透膜32，对废水在所述反应罐12中生成的结晶沉淀和未参与反应的有机污染物进行过滤。

在本实施方式中，所述废水泵21将返排液抽入所述分离池20，通过所述导气管22向所述分离池20中持续通入气体，使返排液中产生大量的小型气泡，使分散在返排液中的油液重新聚合上浮，实现油水分离，之后通过所述过滤器23将返排液中的固体杂质过滤，返排液过滤完成后的废水在添加药剂后通过所述水流分布器122流入所述反应罐12进行反应处理，废水经过若干根所述分流口1221均匀分布在所述反应罐12的内部，与所述催化载体121充分接触，废水中的溶解性污染物与药剂反应，在所述催化载体121的表面以结晶的方式生成沉淀，防止污染物形成淤泥堵塞所述反应罐12的出口，同时所述水流分布器122通过所述喷嘴1222将部分废水喷出，将所述催化载体121表面的反应物结晶冲下，与反应完成的废水一同排出所述反应罐12，由所述再过滤组件30进行再次过滤，废水在反应过程中所述图像采集器1121用以实时监控采集反应罐12中的环境状况，所述酸碱度传感器11221用以检测废液的酸碱度，所述水位传感器11223用以检测所述反应罐12中废液的量，所述电磁流量计11222用以监测废液进入所述反应罐12的速度，所述传感器组和所述图像采集单元将采集到的数据传输至所述运算服务器111，并储存在所述管理数据库1112，所述人工智能控制模块1111将数据采集单元112采集的数据与储存在所述管理数据库1112中的数据进行对比分析，监测计算废液的反应程度，从而及时调整废液的进液量和药剂的添加量，实现对药剂的精确控制，所述反应罐12排出的废水通过超滤膜31和反渗透膜32过滤掉反应生成的结晶和其他未反应完全的有机污染物，数据采集单元112对再次过滤后的废水再次检测，若水质未达标，则将水再次注入所述反应罐12进行反应净化，直至水质达标后将水排出。

进一步的，本发明还提出一种返排废水处理方法，包括上述的所述模块化集成式返排废水处理系统，所述模块化集成式返排废水处理系统处理方法具体还包括以下步骤：

S001将返排液抽入分离池20，所述分离池20采用气浮法将油液与水分离，同时过滤返排液中的固体杂质，之后将过滤完成的废水通过水流分布器122排入反应罐12；

S002所述水流分布器122将过滤后的废水注入反应罐12，废水中的溶解性污染物与药剂在催化载体121的催化下快速发生反应，在所述催化载体121的表面生成结晶，同时所述水流分布器122将部分废水加压喷入所述反应罐12的内部，将所述催化载体121表面的结晶冲下，与反应完成的废水一同排出所述反应罐12；

S003数据采集单元112和图像采集器1121实时采集废水的流量等废水信息，并将废水信息发送至管理数据库1112进行储存，人工智能控制模块1111根据所述数据采集单元112和所述图像采集器1121实时采集到的废水信息和以往采集到的废水信息，计算分析所述反应罐12中的反应情况，及时控制调整返排液的进水量以及药剂的添加量；

S004所述反应罐12排出的废水在加压后，通过超滤膜31和反渗透膜32过滤掉反应生成的结晶和其他未反应完全的有机污染物；

S005所述人工智能控制模块1111通过所述数据采集单元112和所述图像采集器1121对过滤后的废水再次进行检测分析，若水质未达标，则再次将水注入所述反应罐12进行反应净化。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，

所述模块化集成式返排废水处理系统包括分离池（20）、凝结组件（10）和再过滤组件（30），将返排液注入所述分离池（20）进行初步过滤，将油液以及其他固体杂质与水分离后注入所述凝结组件（10），通过添加净化药剂将溶解性污染物凝结沉淀，所述再过滤组件（30）将凝结后的污染物沉淀再次过滤；

所述凝结组件（10）包括控制中心（11）和反应罐（12），所述控制中心（11）监控采集所述分离池（20）过滤后的废液信息，并根据采集到的废液信息控制药剂的添加量，经过所述分离池（20）过滤后的废液在所述反应罐（12）与药剂发生反应生成沉淀；

所述控制中心（11）包括数据采集单元（112）和运算服务器（111），所述数据采集单元（112）实时检测并收集所述分离池（20）、所述反应罐（12）和所述再过滤组件（30）中的废液信息，并将废液信息传输至所述运算服务器（111），所述运算服务器（111）根据所述数据采集单元（112）采集到的废水信息调整药剂的投放量以及控制废水的流向。

2.如权利要求1所述的一种模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，

所述运算服务器（111）具有人工智能控制模块（1111）和管理数据库（1112），所述管理数据库（1112）用以储存所述数据采集单元（112）发送的废水信息，所述人工智能控制模块（1111）根据采集到的废水信息和储存在所述管理数据库（1112）中的以往废水信息，进行计算分析，控制药剂的添加量和返排液的进水量。

3.如权利要求2所述的一种模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，

所述反应罐（12）具有催化载体（121）和水流分布器（122），所述催化载体（121）用以提高废液与药剂的反应效率，同时使反应生成的沉淀以结晶的方式附着在所述催化载体（121）上，避免沉淀形成污泥堵塞所述反应罐（12）的出口。

4.如权利要求3所述的一种模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，

所述分离池（20）具有废水泵（21）、导气管（22）和过滤器（23），所述废水泵（21）将返排液抽入所述分离池（20），所述导气管（22）持续向返排液中通入气体，在返排液中生成大量小型气泡，使分散在返排液中的油液重新聚合上浮，实现油水分离，所述过滤器（23）将返排液中的固体杂质与水过滤分离。

5.如权利要求4所述的一种模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，

所述再过滤组件（30）具有反渗透膜（32）和超滤膜（31），从所述反应罐（12）排出的废水依次通过所述超滤膜（31）和所述反渗透膜（32），对废水在所述反应罐（12）中生成的结晶沉淀和未参与反应的有机污染物进行过滤。

6.一种返排废水处理方法，包括如权利要求5所述的模块化集成式返排废水处理系统，其特征在于，还包括以下步骤：

废水泵（21）将返排液抽入分离池（20），所述分离池（20）通过导气管（22）持续向返排液中通入气体，采用气浮法将油液与水分离，同时通过过滤器（23）过滤返排液中的固体杂质，之后将过滤完成的废水通过水流分布器（122）排入反应罐（12）；

所述水流分布器（122）将过滤后的废水注入反应罐（12），废水中的溶解性污染物与药剂在催化载体（121）的催化下快速发生反应，在所述催化载体（121）的表面生成结晶，同时所述水流分布器（122）将部分废水加压喷入所述反应罐（12）的内部，将所述催化载体（121）表面的结晶冲下，与反应完成的废水一同排出所述反应罐（12）；

数据采集单元（112）实时采集废水的流量等废水信息，并将废水信息发送至管理数据库（1112）进行储存，人工智能控制模块（1111）根据所述数据采集单元（112）实时采集到的废水信息和以往采集到的废水信息，计算分析所述反应罐（12）中的反应情况，及时控制调整返排液的进水量以及药剂的添加量；

所述反应罐（12）排出的废水通过超滤膜（31）和反渗透膜（32）过滤掉反应生成的结晶和其他未反应完全的有机污染物；

所述人工智能控制模块（1111）通过所述数据采集单元（112）对过滤后的废水再次进行检测分析，若水质未达标，则再次将水注入所述反应罐（12）进行反应净化。

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