公布日：2023.12.15
申請日：2022.06.06
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F103/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種黑臭高鹽廢水處理方法和裝置，通過對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水進行曝氣預氧化，并刮除曝氣預氧化過程中廢水中的上層污物，接著對已去除上層污物后的廢水依次進行軟化、吸附以及沉降處理，最后對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化，并對臭氧氧化過程中的殘余臭氧進行資源化利用，從而徹底解決了久置高鹽、高懸浮物、高有機物以及高色度廢水的黑、臭問題，并成功實現(xiàn)對其的資源化利用。此外，本發(fā)明通過將軟化、吸附以及沉降處理過程中形成的部分污泥重新用于后續(xù)黑臭高鹽廢水的處理過程，從而極大地降低了廢水處理過程中的污泥排放量。本發(fā)明提供的技術方案經(jīng)濟環(huán)保，處理出的水質(zhì)指標穩(wěn)定且達標，具有廣闊的應用前景。
權利要求書
1.一種黑臭高鹽廢水處理方法，所述處理方法包括以下步驟：向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻；對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水進行曝氣預氧化，并刮除所述曝氣預氧化過程中黑臭高鹽廢水的上層污物；對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化、吸附以及沉降處理；對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化，獲得無味透明的清水，由此完成對黑臭高鹽廢水的處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述處理方法還包括：對所述軟化、吸附以及沉降處理過程中形成的污泥進行部分回用，所述回用方式包括：將形成的部分污泥重新用于后續(xù)去除上層污物后的黑臭高鹽廢水的軟化、吸附以及沉降處理過程。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述處理方法還包括：將所述無味透明的清水調(diào)至中性，并用于配制新的壓裂液。
4.根據(jù)權利要求3所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述黑臭高鹽廢水包括但不限于：頁巖氣壓裂反排液。
5.根據(jù)權利要求2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，進行部分回用的污泥用量包括：所述軟化、吸附以及沉降處理過程中污泥排放總量的2/3。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻的步驟包括：向所述黑臭高鹽廢水中加入50～1000mg/L的混凝劑混合均勻后再加入0.1～10mg/L的絮凝劑再次混合均勻。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化、吸附以及沉降處理的步驟包括：向所述已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水中加入第一軟化劑攪拌均勻后，加入第二軟化劑繼續(xù)攪拌均勻，而后加入吸附劑再次攪拌均勻后，加入混凝劑繼續(xù)攪拌均勻，再加入絮凝劑攪拌均勻后進行沉降。
8.根據(jù)權利要求7所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述第一軟化劑的添加方式為：向所述黑臭高鹽廢水中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值至10～11，并以速度梯度為100～400r/min進行機械攪拌，設置水力停留時間為5～10min。
9.根據(jù)權利要求7所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述第二軟化劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉中的一種或多種。
10.根據(jù)權利要求7所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述吸附劑包括粉末活性炭，且設置所述吸附劑的添加量為500～4000mg/L，機械攪拌的速度梯度為100～400r/min，水力停留時間為6～12min。
11.根據(jù)權利要求1或2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化的步驟包括：向所述沉降處理后的上清液中加入PH值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)所述上清液的PH值至8.5-9.5，而后向調(diào)節(jié)好PH值的上清液中通入臭氧，進一步對所述上清液進行氧化、殺菌。
12.根據(jù)權利要求1或2所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化的步驟還包括：對處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中，并對曝氣預氧化過程中的殘余臭氧進行吸附分解處理。
13.根據(jù)權利要求12所述的黑臭高鹽廢水處理方法，其中，所述對處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中時，所述曝氣預氧化過程中的氣體容量設置為進液總體積的2％-10％，且設置水力停留時間為5-20min。
14.一種黑臭高鹽廢水處理裝置，所述處理裝置包括：混凝系統(tǒng)，用于向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻；空氣曝氣預氧化系統(tǒng)，用于對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水進行曝氣預氧化，并刮除所述曝氣預氧化過程中所述黑臭高鹽廢水的上層污物；軟化耦合強化混凝系統(tǒng)，用于對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化處理、吸附處理以及沉降處理；臭氧氧化系統(tǒng)，用于將經(jīng)軟化耦合強化混凝系統(tǒng)處理后所得的上清液進行臭氧氧化，得到無味透明的清水。
15.根據(jù)權利要求14所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)還用于將所述軟化、吸附以及沉降處理后形成的部分污泥重新利用于所述軟化處理、所述吸附處理以及所述沉降處理過程。
16.根據(jù)權利要求14或15所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)具體包括頂部配設有刮除單元的曝氣池、連通所述曝氣池底部的曝氣發(fā)生單元以及設置于所述曝氣池外周的密閉罩；所述密閉罩的周壁上設置有若干通風口，所述通風口內(nèi)由進氣端向出氣端的延伸方向上依次填充有吸附劑和臭氧分解劑。
17.根據(jù)權利要求14所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述臭氧氧化系統(tǒng)包括臭氧反應器以及連通所述臭氧反應器底部的臭氧發(fā)生器。
18.根據(jù)權利要求17所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述臭氧氧化系統(tǒng)還包括將所述臭氧反應器的頂部與所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)中曝氣池的底部相連通，以實現(xiàn)將處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中。
19.根據(jù)權利要求14所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)包括連通所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)出水端的第一軟化反應池，連通所述第一軟化反應池出水端的第二軟化反應池，連通所述第二軟化反應池出水端的吸附反應池，連通所述吸附反應池出水端的混凝反應池，連通所述混凝反應池出水端的絮凝反應池，以及連通所述絮凝反應池出水端的斜管沉淀池；所述斜管沉淀池的上清液排放端連通所述臭氧氧化系統(tǒng)，所述斜管沉淀池、所述第一軟化反應池、所述第二軟化反應池、所述吸附反應池、所述混凝反應池以及所述絮凝反應池的污泥排放端連通壓濾系統(tǒng)。
20.根據(jù)權利要求19所述的黑臭高鹽廢水處理裝置，其中，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)還包括將所述斜管沉淀池、所述第一軟化反應池、所述第二軟化反應池、所述吸附反應池、所述混凝反應池以及所述絮凝反應池的污泥排放端連通至所述第一軟化反應池的入水端。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補了現(xiàn)有技術中對黑臭且高鹽廢水處理技術的不足，提供了一種針對具有高鹽、高懸浮物、高硬度、高色度、高有機物特性的廢水進行有效除臭除黑處理的方法和裝置，不僅有效解決了現(xiàn)場久置的頁巖氣壓裂返排液存在的黑、臭問題，而且顯著提升了現(xiàn)有黑臭水處理的出水水質(zhì)，成功將其實現(xiàn)資源化利用。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一種黑臭高鹽廢水處理方法，所述處理方法包括以下步驟：
向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻；
對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水進行曝氣預氧化，并刮除所述曝氣預氧化過程中黑臭高鹽廢水的上層污物；
對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化、吸附以及沉降處理；
對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化，獲得無味透明的清水，由此完成對黑臭高鹽廢水的處理。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述處理方法還包括：
對所述軟化、吸附以及沉降處理過程中形成的污泥進行部分回用，
所述回用方式包括：將形成的部分污泥重新用于后續(xù)去除上層污物后的黑臭高鹽廢水的軟化、吸附以及沉降處理過程。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述處理方法還包括：
將所述無味透明的清水調(diào)至中性，并用于配制新的壓裂液。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述黑臭高鹽廢水包括但不限于：頁巖氣壓裂反排液。
作為本發(fā)明的進一步改進，進行部分回用的污泥用量包括：所述軟化、吸附以及沉降處理過程中污泥排放總量的2/3。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻的步驟包括：
向所述黑臭高鹽廢水中加入50～1000mg/L的混凝劑混合均勻后再加入0.1～10mg/L的絮凝劑再次混合均勻。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化、吸附以及沉降處理的步驟包括：
向所述已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水中加入第一軟化劑攪拌均勻后，加入第二軟化劑繼續(xù)攪拌均勻，而后加入吸附劑再次攪拌均勻后，加入混凝劑繼續(xù)攪拌均勻，再加入絮凝劑攪拌均勻后進行沉降。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一軟化劑的添加方式為：向所述黑臭高鹽廢水中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)pH值至10～11，并以速度梯度為100～400r/min進行機械攪拌，設置水力停留時間為5～10min。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二軟化劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉中的一種或多種。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述吸附劑包括粉末活性炭，且設置所述吸附劑的添加量為500～4000mg/L，機械攪拌的速度梯度為100～400r/min，水力停留時間為6～12min。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化的步驟包括：
向所述沉降處理后的上清液中加入PH值調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)所述上清液的PH值至8.5-9.5，而后向調(diào)節(jié)好PH值的上清液中通入臭氧，進一步對所述上清液進行氧化、殺菌。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述對沉降處理后的上清液進行臭氧氧化的步驟還包括：
對處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中，并對曝氣預氧化過程中的殘余臭氧進行吸附分解處理。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述對處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中時，
所述曝氣預氧化過程中的氣體容量設置為進液總體積的2％-10％，且設置水力停留時間為5-20min。
一種黑臭高鹽廢水處理裝置，所述處理裝置包括：
混凝系統(tǒng)，用于向黑臭高鹽廢水中添加藥劑并混合均勻；
空氣曝氣預氧化系統(tǒng)，用于對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水進行曝氣預氧化，并刮除所述曝氣預氧化過程中所述黑臭高鹽廢水的上層污物；
軟化耦合強化混凝系統(tǒng)，用于對已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水依次進行軟化處理、吸附處理以及沉降處理；
臭氧氧化系統(tǒng)，用于將經(jīng)軟化耦合強化混凝系統(tǒng)處理后所得的上清液進行臭氧氧化，得到無味透明的清水。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)還用于將所述軟化、吸附以及沉降處理后形成的部分污泥重新利用于所述軟化處理、所述吸附處理以及所述沉降處理過程。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)具體包括頂部配設有刮除單元的曝氣池、連通所述曝氣池底部的曝氣發(fā)生單元以及設置于所述曝氣池外周的密閉罩；
所述密閉罩的周壁上設置有若干通風口，所述通風口內(nèi)由進氣端向出氣端的延伸方向上依次填充有吸附劑和臭氧分解劑。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述臭氧氧化系統(tǒng)包括臭氧反應器以及連通所述臭氧反應器底部的臭氧發(fā)生器。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述臭氧氧化系統(tǒng)還包括將所述臭氧反應器的頂部與所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)中所述曝氣池的底部相連通，以實現(xiàn)將處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于所述曝氣預氧化過程中。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)包括連通所述空氣曝氣預氧化系統(tǒng)出水端的第一軟化反應池，連通所述第一軟化反應池出水端的第二軟化反應池，連通所述第二軟化反應池出水端的吸附反應池，連通所述吸附反應池出水端的混凝反應池，連通所述混凝反應池出水端的絮凝反應池，以及連通所述絮凝反應池出水端的斜管沉淀池；所述斜管沉淀池的上清液排放端連通所述臭氧氧化系統(tǒng)，所述斜管沉淀池、所述第一軟化反應池、所述第二軟化反應池、所述吸附反應池、所述混凝反應池以及所述絮凝反應池的污泥排放端連通壓濾系統(tǒng)。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述軟化耦合強化混凝系統(tǒng)還包括將所述斜管沉淀池、所述第一軟化反應池、所述第二軟化反應池、所述吸附反應池、所述混凝反應池以及所述絮凝反應池的污泥排放端連通至所述第一軟化反應池的入水端。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明提供的黑臭高鹽廢水處理方法，通過對混合藥劑后的黑臭高鹽廢水首先進行曝氣預氧化去除上層污物，而后依次進行軟化、吸附以及沉降處理，并對沉降處理后所得上清液進行臭氧氧化，從而徹底解決了久置高鹽、高懸浮物、高有機物以及高色度廢水的黑、臭問題。
本發(fā)明提供的黑臭高鹽廢水處理方法，通過將軟化、吸附以及沉降處理過程中形成的部分污泥重新用于已去除上層污物后的黑臭高鹽廢水的軟化、吸附以及沉降處理過程，從而使得本發(fā)明提供的黑臭高鹽廢水處理技術相較于傳統(tǒng)頁巖氣壓裂返排液處理技術而言，在處理相同體積的黑臭高鹽廢水時，污泥的排放量明顯降低，僅為傳統(tǒng)方法的不到80％。
本發(fā)明提供的黑臭高鹽廢水處理方法，通過將處理上清液時殘余的臭氧進行回收并再次利用于曝氣預氧化過程，不僅實現(xiàn)了對殘余臭氧的資源化利用，進一步增強了曝氣預氧化效果，而且在無需設置臭氧分解劑的情況下就能夠有效避免殘余臭氧對大氣的污染，顯著降低處理成本。
本發(fā)明提供的黑臭高鹽廢水處理方法，處理出的水質(zhì)指標穩(wěn)定，能夠達到頁巖氣壓裂返排液回用水的水質(zhì)標準，且將其回用于配制壓裂液時，所配壓裂液的各項性能指標明顯優(yōu)于現(xiàn)有方法處理出水配置的壓裂液性能，使其能夠滿足滑溜水的性能標準，從而極大地降低了油氣田開采的經(jīng)濟成本。
（發(fā)明人：楊杰;李靜;林冬;王越;趙成君;趙靚;吳懈;胡金燕;蒙恬;周東）
