CN205133364U - 一种页岩气压裂返排液深度处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种页岩气压裂返排液深度处理系统，包括臭氧氧化系统和曝气生物滤池系统，臭氧氧化系统包括臭氧发生器、臭氧氧化塔、废水收集池I和废水收集池II；曝气生物滤池系统包括生物滤池I和生物滤池II；臭氧氧化塔的底部设有承托层，进水管通过承托层均匀布水；在填料区上方的臭氧氧化塔上设有出水管，出水管与废水收集池II相连，废水收集池II与生物滤池I的滤池进水管相连；生物滤池I的滤池进水管设于其底部，生物滤池I的顶部和生物滤池II的底部通过滤池出水管相连。页岩气压裂返排液处理系统通过臭氧的高级氧化、生物滤池的厌氧、好氧生物降解使废水中的各类污染物质得到去除，有效地保证了出水水质，页岩气压裂返排液处理成本大大降低。

Description

一种页岩气压裂返排液深度处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种压裂返排液深度处理系统，尤其适用于页岩气压裂返排液深度处理系统，属于排放液处理技术领域。

背景技术

页岩气是一种重要的非常规能源，近年来我国正处于开发页岩气的热潮中，国家在“十二五”规划中明确要求推进页岩气等非常规油气资源的开发利用

较常规天然气相比，由于页岩地层渗透率很低，开发难度很大，因此水力压裂是开发页岩气的主要手段，但压裂施工后返排液的处理却难以达到环保要求。页岩气压裂返排液中含有胍胶、甲醛、石油类及其它各种添加剂。众多添加剂的加入使压裂液具有高的COD值，高稳定性，高粘度等特点。同时由于添加剂种类繁多，使COD值的降低难度变大，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。因此，对压裂返排液进行有效处理，达到相关的水质排放要求，这对于缓解开发区的环境问题显得格外重要，同时对于保障页岩气的正常生产和可持续发展、实现清洁生产和节约淡水资源有着十分重要的现实意义。

另外，臭氧高级氧化技术与生物处理技术广泛应用于废水处理。臭氧高级氧化技术可使大分子污染物开环降解，提高废水的可生化性；生物处理技术可有效降解废水的可降解污染物，使出水达到排放要求。

对于压裂返排液的处理方法主要是自然风干和化学处理，自然风干是将压裂返排液储存在专门的返排液池中，采取自然蒸发的方法进行干化，最后直接填埋。这种方式不仅耗费大量时间，而且填埋后的污泥块依然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物，存在严重的二次污染。化学处理是将返排液集中进行加药絮凝、过滤等预处理，然后将返排液回注到地层中，这种方法的处理工艺流程复杂，且未能实现达标排放。

发明内容

为了解决现有页岩气压裂返排液达标处理难度大、不能连续运行且处理成本高的问题，本实用新型提供一种页岩气压裂返排液处理系统，能有效解决页岩气压裂返排液达标处理难度大，成本高的问题，并可使系统连续运行。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种页岩气压裂返排液深度处理系统，包括臭氧氧化系统和曝气生物滤池系统，臭氧氧化系统包括臭氧发生器、臭氧氧化塔、废水收集池I和废水收集池II；曝气生物滤池系统包括生物滤池I和生物滤池II；所述臭氧氧化塔的底部设有与废水收集池I连通的进水管和与臭氧发生器连通的进气管，臭氧氧化塔的底部设有承托层，进水管通过承托层均匀布水；承托层上方设有排渣口，臭氧氧化塔的上部设有填料进口，臭氧氧化塔的中部设有填料区、曝气竖管和多层曝气横管，曝气竖管垂直穿过多层曝气横管，填料区位于相邻两曝气横管之间；在填料区上方的臭氧氧化塔上设有出水管，出水管与废水收集池II相连，废水收集池II与生物滤池I的滤池进水管相连；生物滤池I的滤池进水管设于其底部，生物滤池I的顶部和生物滤池II的底部通过滤池出水管相连；生物滤池I和生物滤池II的底部均设有滤池承托层，滤池进水管通过承托层均匀布水，滤池承托层的上面设有生物填料区；生物滤池I的中部设有滤池曝气横管，生物滤池I的生物填料区分别位于滤池曝气横管的上下两侧；生物滤池II内设有滤池曝气竖管和数层滤池曝气横管，滤池曝气竖管垂直穿过数层滤池曝气横管，生物填料区位于相邻两滤池曝气横管之间；在生物滤池II的上方设有与回用水收集池相连的滤池出水管。

作为一种优选方式：臭氧氧化塔为封闭式的圆柱体，其顶部为弧形，臭氧氧化塔的顶部设有与臭氧破坏器相连的尾气排放口。

作为一种优选方式：臭氧氧化塔的进气管位于承托层顶部、填料层底部，与底层的曝气横管相连。

作为一种优选方式：臭氧氧化塔内设有4层曝气横管，曝气横管上设有曝气孔，且在曝气孔中内置不锈钢筛网，各层曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由曝气竖管连接，连接处为十字交叉。

作为一种优选方式：4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。

作为一种优选方式：进气管上设有阀门，进气管与曝气管相连。

作为一种优选方式：反应塔填料层位于承托层至出水管之间，且低于出水管。

作为一种优选方式：生物滤池I和生物滤池II的反应塔主体均为四方柱体，且上部开口。

作为一种优选方式：生物滤池I的滤池曝气管位于生物滤池I的生物填料层中部，该滤池曝气管上设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网；生物滤池II设有4层滤池曝气横管，滤池曝气横管设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网，各层滤池曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由滤池曝气竖管连接，连接处为十字交叉。

作为一种优选方式：4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。

作为一种优选方式：生物滤池I滤池曝气管以下的生物填料区为厌氧段，以上为好氧段。

作为一种优选方式：曝气生物滤池系统的曝气系统由空压机提供，在生物滤池I和生物滤池II相连的滤池进气管上设有阀门。

作为一种优选方式：生物滤池I的滤池进水管位于生物滤池I的滤池承托层的底部，且与臭氧氧化系统的出水管相连；生物滤池II的滤池进水管位于生物滤池II的滤池承托层的底部，且与生物滤池I的滤池出水管相连。

作为一种优选方式：生物滤池I和生物滤池II的滤池出水管为反冲洗出水管，分别位于各自池体上部，且低于出水管。

其中：所述进水系统和曝气系统均由自动控制装置控制。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：本系统将臭氧高级氧化技术和生物滤池技术相结合，有效地保证了出水水质，页岩气压裂返排液处理成本大大降低；整个系统设备简单、连接合理，稳定可靠，运行和维修费用低，广泛适用于压裂返排液处理，尤其适用于页岩气压裂返排液处理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中：1.进气管，2.进水管，3.曝气横管，4.曝气竖管，5.尾气排放口，6.填料进口，7.承托层，8.填料区，9.排渣口，10.氧化塔出水管，11.滤池进水管，12.生物填料区，13.反冲洗出水管，14.滤池进气管，15.滤池出水管，16.滤池曝气横管，17.滤池曝气竖管，18.滤池承托层，19.出水管，101.臭氧发生器，102.臭氧氧化塔，103.臭氧破坏器，104.废水收集池I，105.废水收集池II，106.生物滤池I，107.生物滤池II，108.回用水收集池，109.空压机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的一种页岩气压裂返排液处理系统，能够达到深度处理的要求，整个系统包括臭氧高级氧化系统和曝气生物滤池系统。

臭氧氧化系统主要由进气管1、进水管2、曝气横管3、曝气竖管4、尾气排放口5、填料进口6、承托层7、填料区8、排渣口9、氧化塔出水管10、臭氧发生器101、臭氧氧化塔102、臭氧破坏器103、废水收集池I104和废水收集池II105组成。曝气生物滤池系统主要由生物滤池I106和生物滤池II107组成。其包括滤池进水管11、生物填料区12、反冲洗出水管13、滤池进气管14、滤池出水管15、滤池曝气横管16、滤池曝气竖管17、滤池承托层18和出水管19。

其中：所述臭氧氧化塔的底部设有与废水收集池I连通的进水管和与臭氧发生器连通的进气管，臭氧氧化塔的底部设有承托层，进水管通过承托层均匀布水；承托层上方设有排渣口，臭氧氧化塔的上部设有填料进口，臭氧氧化塔的中部设有填料区、曝气竖管和多层曝气横管，曝气竖管垂直穿过多层曝气横管，填料区位于相邻两曝气横管之间。

臭氧氧化塔为封闭式的圆柱体，其顶部为弧形，臭氧氧化塔的顶部设有与臭氧破坏器相连的尾气排放口。臭氧氧化塔的进气管位于承托层顶部、填料层底部，与底层的曝气横管相连。臭氧氧化塔内设有4层曝气横管，曝气横管上设有曝气孔，且在曝气孔中内置不锈钢筛网，各层曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由曝气竖管连接，连接处为十字交叉。4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。进气管上设有阀门，进气管与曝气管相连。反应塔填料层位于承托层至出水管之间，且低于出水管。

在填料区上方的臭氧氧化塔上设有出水管，出水管与废水收集池II相连，废水收集池II与生物滤池I的滤池进水管相连；生物滤池I的滤池进水管设于其底部，生物滤池I的顶部和生物滤池II的底部通过滤池出水管相连；生物滤池I和生物滤池II的底部均设有滤池承托层，滤池进水管通过承托层均匀布水，滤池承托层的上面设有生物填料区；生物滤池I的中部设有滤池曝气横管，生物滤池I的生物填料区分别位于滤池曝气横管的上下两侧；生物滤池II内设有滤池曝气竖管和数层滤池曝气横管，滤池曝气竖管垂直穿过数层滤池曝气横管，生物填料区位于相邻两滤池曝气横管之间；在生物滤池II的上方设有与回用水收集池相连的滤池出水管。

生物滤池I和生物滤池II的反应塔主体均为四方柱体，且上部开口。生物滤池I的滤池曝气管位于生物滤池I的生物填料层中部，该滤池曝气管上设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网；生物滤池II设有4层滤池曝气横管，滤池曝气横管设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网，各层滤池曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由滤池曝气竖管连接，连接处为十字交叉。4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。生物滤池I滤池曝气管以下的生物填料区为厌氧段，以上为好氧段。曝气生物滤池系统的曝气系统由空压机提供，在生物滤池I和生物滤池II相连的滤池进气管上设有阀门。生物滤池I的滤池进水管位于生物滤池I的滤池承托层的底部，且与臭氧氧化系统的出水管相连；生物滤池II的滤池进水管位于生物滤池II的滤池承托层的底部，且与生物滤池I的滤池出水管相连。生物滤池I和生物滤池II的滤池出水管为反冲洗出水管，分别位于各自池体上部，且低于出水管。

应用时：

页岩气压裂返排液经前期氧化破胶后泵入废水收集池I，调节废水pH值至8～12，调节后的废水通过进水管2进入臭氧氧化塔承托层7，废水由承托层均匀布水后自下而上通过填料区8，控制废水停留0.5～2h后，由出水管10排入废水收集池II；其中臭氧氧化塔为封闭式塔体，承托层7由均质石英砂组成，填料区8由颗粒活性炭和鲍尔环混合组成，其组成体积比为1:1。废水进入臭氧氧化塔的同时臭氧发生器开始工作，臭氧由进气管1进入臭氧氧化塔，通过曝气竖管4和4层曝气横管3开始曝气并控制曝气量，通过填料层8的催化，臭氧将废水中的大分子污染物质开环，并氧化废水中的污染物，从而达到降解COD，提高废水可生化性目的；塔体中的尾气通过臭氧破坏器103后由尾气排放口5排出。

废水收集池II中的废水停留1h后方可泵入生物滤池进行进一步的生化处理。生物滤池I和生物滤池II在系统运行前须进行微生物接种，使微生物在生物滤池填料层中挂膜。废水通过进水管11进入生物滤池I承托层18，废水由承托层18均匀布水后自下而上通过填料区12，控制废水停留时间，在流经生物填料区12的时候，进水中含有的有机物、氨氮类物质被部分去除。由滤池出水管15进入生物滤池II的承托层，由承托层均匀布水后自下而上通过填料区，控制废水停留时间，进水中含有的有机物和氨氮类物质被逐渐去除，最终处理完成后的水由出水管19排入回用水收集池。废水进入滤池同时，空压机开始工作，空气由滤池进气管14进入生物滤池，通过多层的滤池曝气横管和曝气竖管17开始曝气并控制曝气量，完成两级曝气。

生物滤池运行一段时间后，生物膜厚度增加，需要进行反冲洗，此时关闭曝气系统，让反冲洗洗汽水混合物通过孔眼进入生物滤池底部，再经由承托层和生物滤池填料层进行松动冲洗，反冲洗脱落的生物膜由上部反冲洗出水管14排出。

Claims (10)

1.一种页岩气压裂返排液深度处理系统，包括臭氧氧化系统和曝气生物滤池系统，其特征在于：臭氧氧化系统包括臭氧发生器、臭氧氧化塔、废水收集池I和废水收集池II；曝气生物滤池系统包括生物滤池I和生物滤池II；所述臭氧氧化塔的底部设有与废水收集池I连通的进水管和与臭氧发生器连通的进气管，臭氧氧化塔的底部设有承托层，进水管通过承托层均匀布水；承托层上方设有排渣口，臭氧氧化塔的上部设有填料进口，臭氧氧化塔的中部设有填料区、曝气竖管和多层曝气横管，曝气竖管垂直穿过多层曝气横管，填料区位于相邻两曝气横管之间；在填料区上方的臭氧氧化塔上设有出水管，出水管与废水收集池II相连，废水收集池II与生物滤池I的滤池进水管相连；生物滤池I的滤池进水管设于其底部，生物滤池I的顶部和生物滤池II的底部通过滤池出水管相连；生物滤池I和生物滤池II的底部均设有滤池承托层，滤池进水管通过承托层均匀布水，滤池承托层的上面设有生物填料区；生物滤池I的中部设有滤池曝气横管，生物滤池I的生物填料区分别位于滤池曝气横管的上下两侧；生物滤池II内设有滤池曝气竖管和数层滤池曝气横管，滤池曝气竖管垂直穿过数层滤池曝气横管，生物填料区位于相邻两滤池曝气横管之间；在生物滤池II的上方设有与回用水收集池相连的滤池出水管。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：臭氧氧化塔为封闭式的圆柱体，其顶部为弧形，臭氧氧化塔的顶部设有与臭氧破坏器相连的尾气排放口。

3.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：臭氧氧化塔的进气管位于承托层顶部、填料层底部，与底层的曝气横管相连。

4.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：反应塔填料层位于承托层至出水管之间，且低于出水管。

5.根据权利要求3所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：臭氧氧化塔内设有4层曝气横管，曝气横管上设有曝气孔，且在曝气孔中内置不锈钢筛网，各层曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由曝气竖管连接，连接处为十字交叉，4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。

6.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：生物滤池I和生物滤池II的反应塔主体均为四方柱体，且上部开口。

7.根据权利要求6所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：生物滤池I的滤池曝气管位于生物滤池I的生物填料层中部，该滤池曝气管上设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网；生物滤池II设有4层滤池曝气横管，滤池曝气横管设有曝气孔，且其中内置不锈钢筛网，各层滤池曝气横管由2条开孔管呈十字形组成，由滤池曝气竖管连接，连接处为十字交叉，4层曝气横管的曝气孔数自下而上比例为6:3:2:1。

8.根据权利要求6所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：生物滤池I滤池曝气管以下的生物填料区为厌氧段，以上为好氧段。

9.根据权利要求6所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：生物滤池I的滤池进水管位于生物滤池I的滤池承托层的底部，且与臭氧氧化系统的出水管相连；生物滤池II的滤池进水管位于生物滤池II的滤池承托层的底部，且与生物滤池I的滤池出水管相连。

10.根据权利要求6所述的一种页岩气压裂返排液深度处理系统，其特征在于：生物滤池I和生物滤池II的滤池出水管为反冲洗出水管，分别位于各自池体上部，且低于出水管。