一种AAO污水处理系统和压裂返排液处理方法与流程

一种aao污水处理系统和压裂返排液处理方法
1.方法领域
2.本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种aao污水处理系统及压裂返排液处理方法。
3.背景方法
4.目前页岩气开发工艺最成熟，应用最广泛的技术是水平井水力压裂技术。水力压裂技术的核心是水力压裂液，将一定量支撑剂和少量添加剂加入清水中构成的水力压裂液，其作用是注入地层后使地层撑裂产生裂缝并支撑裂缝。滑溜水压裂液是应用最广的一种页岩气开发水力压裂液。
5.页岩气压裂返排液具有cod含量高、ss含量高、tds(总溶解性固体)含量高、水质波动大等特点。返排液cod主要成分为页岩层中有机质及压液中的化学添加剂；ss主要成分为地层中的黏土和钻井过程中产生的机械杂质；tds主要组成为钠、氯、钾钙、镁等离子，造成tds含量高的主要原因是压裂液对页岩层的侵蚀或者压裂液与地层水混合；返排液水质波动大的原因是随着开发时间变长，压裂液在页岩层中停留时间变久，返排液cod含量降低，tds含量增加。还有一些返排液水样中发现重金属和放射性元素。综上页岩气压返排液组成成分复杂，处理难度高,被认为是最难处理的工业污水之一。
6.公开号为cn104803548b的专利，公开了一种焦化酚氰废水处理回用零排放工艺及设备，其联用了aao污水处理技术和mvr蒸发系统，最后将得到的废盐渣外运，废盐渣达不到回收利用标准。公开号为cn113735370a的专利，公开了一种压裂返排液的直排处理方法，其针对压裂返排液提出了一种以aao污水处理技术为核心的方法，但仅是简单地将传统aao污水处理技术应用于返排液，并未做改进。公开号为cn111847757a的专利，公开了一种压裂返排液的处理方法，其经过厌氧处理、缺氧处理和好氧处理去除返排液中的有机质等可生化物质，降低了压裂返排液的粘度。后续进行常规的过滤、灭菌后即可满足回注要求，从而实现回用，也没对aao系统进行改进。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种新型的aao污水处理系统及压裂返排液处理方法，解决现有方法因污水可生化性较低，导致净化效率低、能耗高的问题。
8.本发明通过以下方法方案实现：
9.一种aao污水处理系统，包括：厌氧池、缺氧池和好氧池；
10.污水进入所述厌氧池进行水解酸化后依次进入所述缺氧池和所述好氧池；所述好氧池出水部分回流至所述缺氧池。
11.传统aao污水处理系统中，厌氧消化有三个阶段。本发明中水解酸化是厌氧消化的第一、第二阶段，第一阶段是在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质与脂肪水解发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；第二阶段是在产氢产乙酸菌的作用下，把上一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸；这两个阶段产生的有机物能在后续的好氧生化处理有效地氧化分解，从而不需要厌氧消化需时很长的第三阶段：甲烷发酵阶
段，达到这个阶段一般需要停留2-5天的时间。本方法厌氧池控制在发生前两个阶段上，完成时间仅3小时，处理更加高效，不影响整个工艺的处理效果的情况下，简化操作管理，避免产生甲烷气造成二次污染，同时减少基建设施投资。
12.本发明厌氧池中的反应仅停留在水解酸化阶段，是一种不彻底的有机物厌氧转化过程，其作用在于使复杂的不溶性高分子有机物经过水解和产酸过程，转化为溶解性的简单低分子有机物。使废水中有机大分子物质被细胞外酶分解为小分子，这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用，从而改善废水的可生化性。
13.优选的，污水通过布水器进入所述厌氧池；所述布水器设于所述厌氧池的池底。
14.污水通过专有布水器从反应器底部均匀进入厌氧池中，由于废水经过水泵的加压作用，污水在上升过程中有一定的流速，上升水流带动污泥上浮，又由于污泥颗粒比水重，上升到一定的高度后污泥颗粒会反向下沉，在反应器中形成错流，使污水与污泥的接触面积增大，从而有效提高池子的容积负荷，与传统的水解酸化技术相比，可使bod5去除率由原来的20％提高到35％左右，codcr去除率由原来的20％提高到40％左右。实际处理废水的过程中，容积负荷可直接影响最终的处理效果。如果负荷较小，会抑制微生物的生长，负荷过大，也会引起某一物质的含量过高，失去对ph值的控制，所以合理控制容积负荷的大小，是提高废水处理效率的保证。当bod5容积负荷在1.14～6.56kg/m3/d之间时，有较强的抗负荷冲击能力。
15.优选的，所述厌氧池、所述缺氧池和所述好氧池从上至下依次高低错位设置并通过装配阀门的管道连通。
16.传统的aao工艺厌氧段、缺氧段与好氧段是连通的，通过控制每段的空气进入量来保证每段的溶解氧量(do)。这样一来，厌氧池就不是严格意义上的厌氧池，其do状态处于厌氧与缺氧之间，而用于除磷的聚磷菌生存量就会大打折扣，影响除磷效果。而本发明改进后的aao工艺厌氧段、缺氧段与好氧段是完全独立开来的，采用三段高低错配的设置方式，上段底部出水由装配阀门的管道输送到下段形成进水。各功能池结构、布水、do量都完全达到设计要求，确保污水达标排放。
17.优选的，所述好氧池的池底每0.3m
2-0.4m2设置一个微孔曝气管；所述微孔曝气管产生直径为0.85mm-1.5mm的气泡。
18.本方法采用深水微孔曝气技术，微孔曝气活性污泥小，呈多孔结构，凝聚快、沉降性能好，活性污泥氧的吸收利用率高，是其它方法的2-6倍，葡萄糖脱氢酶、淀粉酶的活力以及对蛋白胨、尿素的分解作用均比鼓风曝气活性污泥强，对有机物有较高的去除效率。
19.根据双膜理论，氧气从气相进入液相必须通过气膜和液膜，克服两层膜的阻力。而推动力就是两相之间的浓度差。根据这一理论充氧速率的一般式为：
20.dc/dt＝aa(cs-c)/v
21.式中，a-气液接触面积，v-曝气池水的体积，a-比表面积。
22.由上式又可推出氧的传质总量为：
23.m＝(dc/dt)f
0t
dt
24.式中，t-气液双相接触时间。
25.由此可知，曝气过程中，气体与水接触形成气液界面，气体通过界面传到水中。转移总量在气压、温度等一定的条件下，主要取决于三个方面：a(比表面积)、cs-c(浓度梯度)
与f
0t
dt(气液相的接触时间)。而微曝技术从这三方面得到改进，从而提高了总转移氧量m，具体机理如下：首先，微孔曝气方式通过微孔曝气管产生大量直径为1mm左右的微小气泡，这就大大提高了气泡的表面积，在池容一定的情况下，比表面积a也增大；然后布置方式，好氧区内每个区落都均匀布置有曝气管，保证曝气区每个点的cs-c数值最大，不会出现曝气死角或曝气短路现象，从而使m转移总量提高；最后是气泡流路的变化，由传统的表曝使空气在水面由上而下传递到水里的，气泡用强制性的机械搅拌形式，使气泡与水混合，实现气相至液相之间的传质，很显然，这种传质即使是实现完成，从气泡的流路来看，用转刷或其它表曝机械，其机械一般浸入0.5m，加上强制性的机械搅动使气泡传至水深约0.3m的水层，气泡直接在水里的深度为0.8m，再向上溢出，整体为1.6m的历程，然后向上方大气逃循，很难使气泡走足一个历池底至池面的全过程，亦即氧的利用率减少了，由此好氧池的深度不能过高，只能增加广度。而微孔曝气的曝气方式是通过自下而上的流路来实现的，空气经风机送至曝气管释放后，气泡经历的过程是以池底至水面的全过程，即使是3m池深的好氧池气泡历程也近3m，其停留时间也比表曝方式增长了近1倍，池越深，其在水中停留时间越长，池深如增至5m，停留时间则更长了。同时由于深水微孔曝气技术不受池深的限制，好氧池占地面积更小，吨水占地0.3m2左右，甚至更小，比传统活性污泥法节约用地30％以上。
26.采用深水无堵塞微孔曝气微曝系统，充氧能力高，保证好氧池出口处氧浓度不小于1-2mg/l，保持活性污泥良好的净化功能；维持渠液流速在0.3米/秒，防止污泥沉降，使污泥与原水充分混合，彻底地进行硝化反应。
27.一种压裂返排液处理方法，包括所述aao污水处理系统；所述aao污水处理系统中所用菌种为耐盐菌。
28.优选的，所述aao污水处理系统的出水依次连接反渗透系统和蒸发系统；所述反渗透系统去除水中二价盐和剩余重金属得到一价浓盐水；所述一价浓盐水进入蒸发系统得到工业盐。
29.本发明与现有技术相比的优势是处理含5％氯离子(cl-)无机盐及高含量重金属页岩气开采过程中产生的废水，可将其转化为地表水iii类标准直排且把一价无机盐回收制成工业盐；而为达到这个优势，在生化阶段(aao处理阶段)使用的菌种为耐盐菌，其能在含5％氯离子(cl-)的无机盐废水存活配合反渗透系统去除水中二价盐，避免了三效蒸发后的混合盐即有一价盐又有二价盐，从而无法成为一级工业盐作为商品出售，只能作为废弃物。
30.优选的，所述好氧池出水依次进入混凝池、二沉池、三级过滤系统、反渗透系统和蒸发系统后得到一级标准工业盐。
31.三级过滤系统可采用砂滤+碳滤+离子交换的形式，好氧池出水进入混凝池中充分反应并沉淀后进入二沉池中进行固液分离，洁净后的水进入到应急回流池中由提升泵抽入三级过滤系统进行深度处理，然后进入到反渗透系统中把水中的二价盐分、剩余重金属去除，一价盐浓水则进入三效蒸发系统，对浓水进行蒸发，蒸发结晶产品为一级标准工业盐作商品出售。
32.优选的，所述混凝池中投加氢氧化钠、pac和pam。
33.虽然混凝池直接对某些水质，如高盐废水、含油水、油性物质、微颗粒等的处理效果很差，但是其位于工艺流程的后段，为进一步净化过程，以确保最后蒸发结晶的产品达到
一级标准。
34.优选的，所述厌氧池通过碳酸钠调节ph值并保持ph值为4.5-5。
35.微生物的数量会随着ph值的变化而变化。ph值保持在4.5-5，废水中有机物可加快反应与扩散的速度，进而提高去污能力，故废水处理时采用na2co3对废水进行调节，避免因厌氧池内反应速度处于变化状态，而需要调节进水和出水量，对前后端工艺流程造成影响，从而增强工艺的缓冲能力。
36.优选的，污水依次经过细格栅机、调节池和浅层气浮池后再进入所述aao污水处理系统。
37.首先生产污水进入细格栅机中，由回转式机械格栅把水中大型垃圾及颗粒物去除后进入到调节池中，由气动搅拌对水质充分均匀，然后由提升泵抽至浅层气浮池中(加入氢氧化钠、pac、pam、破乳剂-备用)，充分反应后固液油水分离，浅层气浮池在3-6分钟把水中的大部分油脂、悬浮物进行分离，出水后进入到应急回调池中，出水后进入厌氧池进行水解酸化厌氧发酵生物处理，以去除污水中的磷，即所谓的aao工艺。蒸发系统的蒸馏水回流至调节池中进行二次处理，而清水则达到地表iii类标准直接排放。
38.本发明至少具有以下有益效果：aao污水处理系统中厌氧池仅进行到水解酸化阶段，使得污水中有机物的数量及理化性质均发生变化，提高了污水的可生化性，使污水更适合于后继的好氧处理，净化效率高；厌氧池的布水设置方式，可使bod5去除率由原来的20％提高到35％左右，codcr去除率由原来的20％提高到40％左右；微孔曝气使得好氧池充氧能力高，保持活性污泥良好的净化功能，并且防止污泥沉降，使得污泥与原水充分混合，硝化反应更加彻底。微孔曝气技术使得好氧池占地面积减少，厌氧池不进行耗时很长的第三阶段，无需一次处理大量污水，池容积也大大减少，投建花费低；合理的高程布置，整个工艺只有一次泵提升，简便操作和管理，工艺流程先进，能耗降低；通常曝气装置的电耗占处理返排液的综合能耗的30％以上，本发明采用的微曝技术从根本上改变了曝气方式，提高了供氧能力和氧利用率，显著降低曝气能耗，较一般曝气方式降低能耗40％以上。
附图说明
39.为了更清楚地说明发明实施例的方法方案，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，对于本领域普通方法人员来讲，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。
40.图1为本发明提供的压裂返排液处理方法的工艺流程图；
具体实施方式
41.为使本发明实施例的目的、方法方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的方法方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
42.实施例1：
43.如图1所示，一种aao污水处理系统，包括：厌氧池、缺氧池和好氧池；
44.污水进入所述厌氧池进行水解酸化后依次进入所述缺氧池和所述好氧池；所述好氧池出水部分回流至所述缺氧池。
45.本实施例中，污水通过布水器进入所述厌氧池；所述布水器设于所述厌氧池的池底。
46.本实施例中，所述厌氧池、所述缺氧池和所述好氧池从上至下依次高低错位设置并通过装配阀门的管道连通。
47.本实施例中，所述好氧池的池底每0.3m2设置一个微孔曝气管；所述微孔曝气管产生直径为1mm的气泡。
48.一种压裂返排液处理方法，包括所述的aao污水处理系统；所述aao污水处理系统中所用菌种为耐盐菌。
49.本实施例中，所述aao污水处理系统的出水依次连接反渗透系统和蒸发系统；所述反渗透系统去除水中二价盐和剩余重金属得到一价浓盐水；所述一价浓盐水进入蒸发系统得到工业盐。
50.本实施例中，所述好氧池出水依次进入混凝池、二沉池、三级过滤系统、反渗透系统和蒸发系统后得到一级标准工业盐。
51.本实施例中，所述混凝池中投加氢氧化钠、pac和pam。
52.本实施例中，所述厌氧池通过碳酸钠调节ph值并保持ph值为4.8。
53.本实施例中，污水依次经过细格栅机、调节池和浅层气浮池后再进入所述aao污水处理系统。
54.表一为通过本发明提供方法处理页岩气压裂返排液后系统进出水各数值对比图；
55.表一
56.[0057][0058]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的方法人员来说，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。

技术特征：
1.一种aao污水处理系统，其特征在于，包括：厌氧池、缺氧池和好氧池；污水进入所述厌氧池进行水解酸化后依次进入所述缺氧池和所述好氧池；所述好氧池出水部分回流至所述缺氧池。2.根据权利要求1所述的aao污水处理系统，其特征在于，污水通过布水器进入所述厌氧池；所述布水器设于所述厌氧池的池底。3.根据权利要求1所述的aao污水处理系统，其特征在于，所述厌氧池、所述缺氧池和所述好氧池从上至下依次高低错位设置并通过装配阀门的管道连通。4.根据权利要求1-3任一项所述的aao污水处理系统，其特征在于，所述好氧池的池底每0.3m
2-0.4m2设置一个微孔曝气管；所述微孔曝气管产生直径为0.85mm-1.5mm的气泡。5.一种压裂返排液处理方法，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的aao污水处理系统；所述aao污水处理系统中所用菌种为耐盐菌。6.根据权利要求5所述的压裂返排液处理方法，其特征在于，所述aao污水处理系统的出水依次连接反渗透系统和蒸发系统；所述反渗透系统去除水中二价盐和剩余重金属得到一价浓盐水；所述一价浓盐水进入蒸发系统得到工业盐。7.根据权利要求6所述的压裂返排液处理方法，其特征在于，所述好氧池出水依次进入混凝池、二沉池、三级过滤系统、反渗透系统和蒸发系统后得到一级标准工业盐。8.根据权利要求7所述的压裂返排液处理方法，其特征在于，所述混凝池中投加氢氧化钠、pac和pam。9.根据权利要求5所述的压裂返排液处理方法，其特征在于，所述厌氧池通过碳酸钠调节ph值并保持ph值为4.5-5。10.根据权利要求5所述的压裂返排液处理方法，其特征在于，污水依次经过细格栅机、调节池和浅层气浮池后再进入所述aao污水处理系统。

技术总结
本发明涉及污水处理领域，用以解决现有方法因污水可生化性较低，导致净化效率低、能耗高的问题，提供一种AAO污水处理系统，包括：厌氧池、缺氧池和好氧池；污水进入所述厌氧池进行水解酸化后依次进入所述缺氧池和所述好氧池；所述好氧池出水部分回流至所述缺氧池。本发明提供的方法中厌氧池仅进行到水解酸化阶段，使得污水中有机物的数量及理化性质均发生变化，提高了污水的可生化性，使污水更适合于后继的好氧处理，净化效率高。净化效率高。净化效率高。


技术研发人员：曾德章 曾彦博
受保护的技术使用者：四川淡水河能源有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/22