油基岩屑热脱附后的废水处理方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及油基岩屑热脱附后的废水处理方法。

背景技术

油基岩屑经热脱附后所产生的废水，存在含油高、COD含量高，C:N:P失衡，生化系统细菌不能正常生长繁殖等问题；而且该种废水在普通的废水生化系统中，其微生物的种类受环境温度影响较大。如何提高其生化效率是急需解决的技术问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供油基岩屑热脱附后的废水处理方法。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种油基岩屑热脱附后的废水处理方法，包括：将油基岩屑热脱附后的废水依次经调节池、隔油池、第一气浮池、芬顿反应池、第二气浮池、厌氧池、缺氧池、好氧池以及MBR膜池进行处理；

芬顿反应池包括四个反应池，其分别为按照处理顺序先后设置的第一pH调节池、硫酸亚铁添加池、双氧水添加池以及第二pH调节池；

废水到达第一pH调节池后，向调节池内加入硫酸，在调节池内将pH值调节至2.8~3.2然后通入至硫酸亚铁添加池；

废水到达硫酸亚铁添加池内后，向废水中投加硫酸亚铁，硫酸亚铁的投料量根据式1来确定，式1为：

；

Y

V为进入硫酸亚铁添加池时的进水流量，单位m³/h；

C

W为投加的硫酸亚铁的纯度，单位%；

废水到达双氧水添加池后，向废水中投加双氧水，双氧水投加水池内安装有ORP仪，通过ORP仪控制双氧水加药泵的运行，控制orp数值为250~300mv，且投加量满足硫酸亚铁离子浓度与过氧化氢浓度之比为3.8~4.2:1；

废水到达第二pH调节池后，向第二pH调节池内投加碱剂，调节pH为7.2~7.7；

废水到达缺氧池中后，向缺氧池内投加磷酸二氢钾，磷酸二氢钾的投料量根据式2来确定，式2为：

；

Y

C

P为进入缺氧池的废水中原本的磷含量，单位mg/l；

Q为缺氧池的进水流量；

好氧池的处理温度为33~36℃。

在可选的实施方式中，缺氧池和好氧池之间还包括冷却塔，缺氧池的出口安装有第一提升泵，第一提升泵用于将缺氧池处理后的废水泵送至冷却塔，冷却塔上安装有温度检测器，当进入冷却塔内的废水被温度检测器监测到温度≥38℃，冷却塔开启冷却，使废水温度降至33~36℃后进入好氧池。

在可选的实施方式中，调节池的中部设置有第二提升泵，第二提升泵用于将中部废水泵入至隔油池。

在可选的实施方式中，隔油池内安装有满池的斜管，废水从隔油池底部进水，通过斜管上升，隔油池的中部设置污水排出口，中部废水从污水排出口排出至第一气浮池。

在可选的实施方式中，废水在隔油池的上升速度为2.3~2.7mm/s。

在可选的实施方式中，第一气浮池的前端安装有加药装置，加药装置用于向进入气浮池的废水投加絮凝剂使废水中的悬浮物形成絮体，气浮池的底部设置有空气释放器，空气释放器用于向气浮池内释放微小气泡，微小气泡附着在絮体上使其漂浮至气浮池顶部，气浮池的顶部设置有刮板，用于将上浮的絮体刮出气浮池。

在可选的实施方式中，絮凝剂为PAC和PAM，投料量分别为100ppm和10ppm。

在可选的实施方式中，缺氧池中安装有液下搅拌器，液下搅拌器用于加速磷酸二氢钾的溶解。

在可选的实施方式中，在油基岩屑热脱附后的废水通入调节池处理之前包括：将油基岩屑热脱附后的废水通入至沉降罐内进行沉降处理，沉降罐设置有可视窗口；经沉降罐沉降后的中部废水通入至调节池中。

在可选的实施方式中，废水在芬顿反应池包括的四个反应池中的停留时间均为25~35min。

本发明具有以下有益效果：

油基岩屑废水经本发明中的各个反应单元处理后，在芬顿反应池各处理单元的具体参数设置下芬顿反应后水温能达到40℃左右，再经过后续的气浮池、厌氧池以及缺氧池处理后到达好氧池的废水水温一般在33~36℃内，发明人发现针对油基岩屑热脱附后的废水，其好氧池的微生物在33~36℃时进行生化反应，具有较高的反应速率，可以增大好氧池容积负荷，减小投资成本；

通过芬顿反应池中各个处理单元的具体设置，特别是硫酸亚铁（式1）和双氧水投加量的具体设置，能够将不饱和烯烃等油类物质处理的同时，利用其放热反应特性，更好保证后续好氧池温度控制在33~36℃内；

芬顿反应后再经气浮池处理的废水出水水质降低至COD≤1000mg/l，石油类≤10mg/l，总氮≤100mg/l，总磷≤0.1mg/l，C:N:P失衡，生化系统细菌不能正常繁殖，因此，需要向反应池内补磷，补量满足式2即能获得很好的处理效果。

因此，本发明提供的方法对油基岩屑废水具有很好的处理效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明提供的废水处理方法的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

如图1所示，本发明实施例提供了一种油基岩屑热脱附后的废水处理方法，包括：将油基岩屑热脱附后的废水依次经调节池、隔油池、第一气浮池、芬顿反应池、第二气浮池、厌氧池、缺氧池、好氧池以及MBR膜池进行处理；

芬顿反应池包括四个反应池，其分别为按照处理顺序先后设置的第一pH调节池、硫酸亚铁添加池、双氧水添加池以及第二pH调节池；

废水到达第一pH调节池后，向调节池内加入硫酸，在调节池内将pH值调节至2.8~3.2（例如2.8~3.0、2.9~3.1或3.0~3.2）然后通入至硫酸亚铁添加池；

废水到达硫酸亚铁添加池内后，向废水中投加硫酸亚铁，硫酸亚铁的投料量根据式1来确定，式1为：

；

Y

V为进入硫酸亚铁添加池时的进水流量，单位m³/h；

C

W为投加的硫酸亚铁的纯度，单位%；

废水到达双氧水添加池后，向废水中投加双氧水，双氧水投加水池内安装有ORP仪，通过ORP仪控制双氧水加药泵的运行，控制orp数值为250~300mv（例如250 mv、280mv、300mv，或者250~260mv、260~270mv、270~280mv、280~290mv、290~300mv、250~280 mv或260~300mv等数值或数值范围），且投加量满足硫酸亚铁离子浓度与过氧化氢浓度之比为3.8~4.2:1（例如3.8:1、4:1或4.2:1）；

废水到达第二pH调节池后，向第二pH调节池内投加碱剂，调节pH为7.2~7.7（例如7.2~7.5、7.4~7.6或7.5~7.7等数值范围）；

废水到达缺氧池中后，向缺氧池内投加磷酸二氢钾，磷酸二氢钾的投料量根据式2来确定，式2为：

式2；

Y

C

P为进入缺氧池的废水中原本的磷含量，单位mg/l；

Q为缺氧池的进水流量；

好氧池的处理温度为33~36℃（例如33℃、35℃、36℃，或者33~35℃、35~36℃等数值或数值范围）。

上述式1和式2中，硫酸亚铁的纯度是指投加的药剂中含有的硫酸亚铁的质量百分含量，各池的pH值可以是由设置在池内的pH在线检测仪实时测得，也可以是每隔一段时间取样测得，缺氧池的废水中原本的磷含量可以是由设置在缺氧池中的磷含量检测仪测得也可以是取样测得。

上述式1中，数值152是指硫酸亚铁的分子量152g/mol，数值56是铁的原子量56g/mol。式2中，数值136是磷酸二氢钾的分子量136g/mol，数值31是磷的原子量31g/mol。

调节池、隔油池、第一气浮池能够将原水中的油类物质和悬浮物进行处理，第一pH调节池加入硫酸，废水的pH由11左右降至3左右，高浓度的硫酸会将少量不饱和烯烃氧化，调酸后的废水进入硫酸亚铁池，由于较低的pH值二价铁离子不会被氧化为三价铁离子，废水进入双氧水添加池后，会发生反应：Fe

页岩气开采钻井油基岩屑经过热脱附处理后产生的废水温度一般为60℃左右，芬顿反应为放热反应，本发明涉及到的这种废水经各个反应单元处理后，在芬顿反应池各处理单元的具体参数设置下芬顿反应后水温能达到40℃左右，再经过后续的气浮池、厌氧池以及缺氧池处理后到达好氧池的废水水温一般在33~36℃内，发明人发现针对油基岩屑热脱附后的废水，其好氧池的微生物在33~36℃时进行生化反应，具有较高的反应速率，可以增大好氧池容积负荷，减小投资成本。本发明通过芬顿反应池中各个处理单元的具体设置，特别是硫酸亚铁（式1）和双氧水投加量的具体设置，能够将不饱和烯烃等油类物质处理的同时，利用其放热反应特性，更好保证后续好氧池温度控制在33~36℃内。芬顿反应后再经气浮池处理的废水出水水质降低至COD≤1000mg/l，石油类≤10mg/l，总氮≤100mg/l，总磷≤0.1mg/l，C:N:P失衡，生化系统细菌不能正常繁殖，因此，需要向反应池内补磷，补量满足式2即能获得很好的处理效果。

因此，本发明提供的油基岩屑热脱附后的废水处理方法，能够对页岩气开采钻井油基岩屑经过热脱附处理后的废水进行有效处理，处理效果好，出水水质达标。

进一步地，缺氧池和好氧池之间还包括冷却塔，缺氧池的出口安装有第一提升泵，第一提升泵用于将缺氧池处理后的废水泵送至冷却塔，冷却塔上安装有温度检测器，当进入冷却塔内的废水被温度检测器监测到温度≥38℃，冷却塔开启冷却，使废水温度降至33~36℃后进入好氧池。

一般来说，经缺氧池处理后的水达到好氧池时温度一般不会超过38℃，但是偶尔存在水质波动等原因导致温度变化的情况，若温度超过38℃即采用冷却塔对进入好氧池的废水进行冷却，以保证好氧池始终处于一个高效处理状态。

进一步地，在油基岩屑热脱附后的废水通入调节池处理之前包括：将油基岩屑热脱附后的废水通入至沉降罐内进行沉降处理，沉降罐设置有可视窗口便于工作人员观察沉降罐内部沉降情况；上层为油，中层为水，下层为污泥，经沉降罐沉降后的中部废水通入至调节池中，底部污泥经过沉降罐底部的泥斗排出。

具体地，在调节池中废油分别分布在调节池的上部和底部，调节池的中部设置有第二提升泵，第二提升泵用于将中部废水泵入至隔油池。

隔油池内安装有满池的斜管，废水从隔油池底部进水，通过斜管上升，隔油池的中部设置污水排出口，中部废水从污水排出口排出至第一气浮池。

优选地，废水在隔油池的上升速度缓慢，速度具体为2.3~2.7mm/s（例如2.3 mm/s、2.4 mm/s、2.5 mm/s、2.6 mm/s或2.7mm/s），通过较慢的流速，废水中的泥可更好沉降至隔油池底部，废油更好漂浮在污水上部。

进一步地，第一气浮池的前端安装有加药装置，加药装置用于向进入气浮池的废水投加絮凝剂使废水中的悬浮物形成絮体，气浮池的底部设置有空气释放器，空气释放器用于向气浮池内释放微小气泡，微小气泡附着在絮体上使其漂浮至气浮池顶部，气浮池的顶部设置有刮板，用于将上浮的絮体刮出气浮池。

进一步地，为保证具有较好的絮凝效果，絮凝剂为PAC和PAM，投料量分别为100ppm和10ppm。

需要说明的是，第二气浮池的结构以及实现原理与第一气浮池相同，在此不做过多赘述。

进一步地，缺氧池中安装有液下搅拌器，液下搅拌器用于加速磷酸二氢钾的溶解。

进一步地，为使得各反应池的反应更充分，以获得更好的COD去除效果，废水在芬顿反应池包括的四个反应池中的停留时间均为25~35min（例如25min、30min或35min）。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例

本实施例提供一种油基岩屑热脱附后的废水处理方法，具体如下：

本实施例中被处理的油基岩屑热脱附后的废水的水质情况如下：

COD约为15000mg/l，石油类含量约为30000mg/l，总氮约为350mg/l。

该油基岩屑热脱附后的废水依次经沉降罐、调节池、隔油池、第一气浮池、芬顿反应池、第二气浮池、厌氧池、缺氧池、好氧池以及MBR膜池进行处理。

沉降罐的参数及运行参数为：沉降罐容积66m³，圆柱状，底部为倒锥形漏斗状，中部进水，进水后石油类浮至水面，污泥沉至底部倒锥形漏斗中，石油类通过顶部溢流收集，底部污泥通过阀门控制排放。

隔油池的参数及运行参数为：隔油池采用PP填料，排油管驱动为气动，采用链条式刮油机，尺寸为4000mm×1500mm×2600mm，水位上升速率为2.4mm/s。

第一气浮池的参数及运行参数为：处理量为15t/h，池体尺寸为4000mm×1500mm×2150mm。PAC的投加量为200ppm，PAM的投加量为20ppm，溶气量为0.5m³/m³（气/水）。

第一pH调节池的参数及运行参数：尺寸为1500mm×1500mm×3000mm，安装有桨叶搅拌器，调节pH为3.8~3.2，投加的硫酸为浓度98%的硫酸，停留时间30min。

硫酸亚铁添加池的参数及运行参数为：尺寸为1500mm×1500mm×3000mm，安装有桨叶搅拌器，式1中，V为5m³/h，测得C

双氧水添加池的参数及运行参数为：尺寸为1500mm×1500mm×3000mm，安装有桨叶搅拌器，双氧水的投加量为硫酸亚铁的4倍，控制其投加速率使orp数值在250~300mv范围内，停留时间30min。

第二pH调节池的参数及运行参数为：尺寸为1500mm×1500mm×3000mm，安装有桨叶搅拌器，调节pH在7.4~7.6范围内，停留时间30min，所使用的碱剂为氢氧化钠。

第二气浮池的参数及运行参数为：PAC的投加量为50ppm，PAM的投加量为5ppm，溶气量为0.5m³/m³（气/水）。

厌氧池的参数及运行参数为：尺寸为8350mm×4000mm×5000mm，全封闭池体，留有检查孔及排气孔。

缺氧池的参数及运行参数为：尺寸为6000mm×3000mm×5000mm，安装有两台液下搅拌器，对角设置，2.2kw，式2中，C

好氧池的参数及运行参数为：尺寸为6000mm×2875mm×5000mm×2。

MBR膜池的参数及运行参数为：尺寸为2000mm×2850mm×5000mm×2，安装有400㎡MBR膜，2台抽吸泵，2台反洗泵，以及2台风机。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤1700mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤80 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

可见对油基岩屑热脱附后的废水具有较好的处理效果，出水水质好。

对比例1

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：增大过氧化氢的投料量，使硫酸亚铁与其的比值为3:1。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤1690 mg/L，石油类≤98 mg/L，总氮≤80 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

与实施例1相比，出水水质与实施例1相差不大，说明过多投加双氧水并不会提高处理效果，反而造成药剂浪费成本提高。

对比例2

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：减少过氧化氢的投料量，使硫酸亚铁与其的比值为5:1。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤2100 mg/L，石油类≤120 mg/L，总氮≤90 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

与实施例1相比，出水水质明显差于实施例1，说明减少过氧化氢的投加不利于污水处理。

综合对比例1和对比例2的处理效果可看出，当控制硫酸亚铁和过氧化氢的投加量的比值在3.8~4.2:1的范围内时具有明显更好的处理效果。

对比例3

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：缺氧池出水经冷却塔冷却至28℃后通入好氧池。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤1900 mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤90 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

对比例4

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：在缺氧池和好氧池之间设置一个加热器，缺氧池出水经加热器加热至40℃后通入好氧池。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤1950 mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤95 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

将对比例3和对比例4的处理效果与实施例1对比，可看出其处理效果明显差于实施例1，说明温度低于或高于33~36℃时处理效果均无法达到最好，当处理温度为33~36℃时具有明显更好的效果。

对比例5

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：缺氧池内未补充磷酸二氢钾。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤2800 mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤150 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

对比例6

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：缺氧池内补充的磷酸二氢钾为实施例1中的一半。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤2400 mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤130 mg/L，总磷≤0.2 mg/L。

对比例7

本对比例与实施例1基本相同，不同之处仅在于：缺氧池内补充的磷酸二氢钾为实施例1中的2倍。

处理后的出水水质情况如下：

COD≤1680 mg/L，石油类≤100 mg/L，总氮≤75 mg/L，总磷≤2 mg/L。

将对比例5的处理效果与实施例对比可看出，对比例5出水COD,总氮含量较高，这说明缺氧池对于COD，总氮的处理效果较差，这说明缺氧池中缺少磷，微生物不能正常繁殖。将对比例6与实施例对比，对比例6出水的COD，总氮含量较高，这说明缺氧池对于COD，总氮的处理效果较差，仍旧存在微生物无法正常繁殖的问题；将对比例7与实施例对比，对比例7出水的COD、总氮虽然与实施例差不多，但是出水P含量明显较高，这说明了缺氧池中磷酸二氢钾的投加量明显过多。由对比例5-7的处理结果可说明，在缺氧池内补充合适的磷含量能实现更好的水处理效果。

综上，本发明提供的油基岩屑热脱附后的废水处理方法，由于芬顿反应池处理时的具体操作设置，以及缺氧池处理时的具体操作设置，配合其他的水处理单元对油基岩屑热脱附后的废水进行处理，具有处理效果好的特点。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。