一种适用于页岩气压裂返排液处理的磁生化系统的制作方法

1.本实用新型属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种适用于页岩气压裂返排液处理的磁生化系统。


背景技术：

2.页岩气开采过程中会产生大量含有悬浮物、油脂、重金属和复杂有机物的高盐有机废水。开采阶段采出水的水质指标波动范围较大，一般情况下页岩气返排液含盐量在2～6％、codcr在500～1500mg/l、氨氮含量在50～300mg/l。如果废水直接进入河道或者渗入地层，会使水体中的主要水质指标如有机物、悬浮物、氨氮等超标。
3.根据国家污水综合排放标准的i级排放标准要求，排放水有机物需降至100mg/l以下，氨氮降至15mg/l以下。特别的，四川省在污水排放综合标准基础上增加了氯化物排放标准，i级排放标准对氯化物要求低于300mg/l。
4.现有废水处理技术主要采用三级处理：一级预处理，主要为了去除悬浮物、有机物等；二级软化处理，主要去除水中ca
2
、mg
2
、ba
2
及sr
2
等易结垢离子；三级脱盐处理，降低盐含量，使氯化物含量达到排放标准。
5.目前，主要采用高级氧化法氧化分解返排液中有机物，从而达到降低有机物的目的。由于高盐体系下采用高级氧化法处理页岩气返排液，不仅氧化设备投资高、运行费用高，而且处理效果不稳定，出水水质波动大。生化氧化法具有设备投资低、运行成本低的优势，但高盐体系下常规的微生物难以生存。因此如何实现高效低成本的降解页岩气返排液中有机物及氨氮是目前页岩气开采环保领域面临的难题。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种能提高微生物活性及种群丰度的适用于页岩气压裂返排液处理的磁生化系统。
7.本实用新型所采用的技术方案为：
8.一种适用于页岩气压裂返排液处理的磁生化系统，包括废水调节池，废水调节池通过管道依次连接有缺氧池、好氧曝气池和mbr膜池；还包括用于活化耐盐菌的菌株活化装置，菌株活化装置通过管道与缺氧池连接；所述好氧曝气池与mbr膜池中均投加fe3o4粉末。mbr膜池中装有柔性平板膜，膜材质为pvdf；所述mbr膜池通过管道连接有用于将处理后达标的水抽走的自吸产水泵。
9.耐盐菌属于好氧反硝化菌，属于bacillus purgationiresistens菌属，本实用新型采用的耐盐菌筛选自页岩气压返液，在好氧和缺氧状态都可生存。菌株活化装置能活化耐盐菌，耐盐菌包括硝化菌和反硝化菌等复合菌，经过缺氧池、好氧曝气池和mbr膜池对废水进行处理，可降解污水中的有机物和氨氮，避免排水由于盐份变化对生化系统造成的冲击。缺氧池、好氧曝气池和mbr膜池依次连接形成一体化撬装设备，可减少占地，管理方便，减少了人工劳动强度。
10.fe3o4粉末可以产生一定的磁场，提高耐盐菌活性及种群丰度，提高废水处理效能，从而在好氧生化处理系统中可以加速污泥沉降，促进泥水分离。同时fe3o4粉末可以作为mbr膜池中微生物吸附的载体，减缓膜污染。
11.作为本实用新型的优选方案，所述缺氧池的底部安装有潜水搅拌装置，潜水搅拌装置外套有格栅罩。潜水搅拌装置能将耐盐菌与废水充分混合，保证耐盐菌中的厌氧菌能对废水的处理更加充分，并提供微弱氧气环境。
12.作为本实用新型的优选方案，所述缺氧池内装有若干悬浮网状球体，悬浮网状球体内填充有供生物附着的组合填料。悬浮网状球体可固定菌株，防止菌株流失。组合填料中不同填充物的生物附着能力、生物膜更新换代能力不同，选择组合填料在提高菌固定效果的同时又可保证菌的代谢物在填料表面及时脱落。
13.作为本实用新型的优选方案，所述组合填料包括聚氨酯海绵类填料、辫带式纤维类填料、聚丙烯立体空心填料。组合填料直径为100～180mm，聚氨酯海绵类填料、辫带式纤维类填料、聚丙烯立体空心填料投加比例分别为25％、25％、20％，停留时间为4h。
14.作为本实用新型的优选方案，所述好氧曝气池悬挂有若干悬挂填料。悬挂填料的位置固定，避免耐盐菌流失。
15.作为本发明的优选方案，所述mbr膜池通过管道连接有磁粉回收装置，磁粉回收装置的表面涂覆有磁性涂层。mbr膜池中部分污泥回流至好氧曝气池，剩余污泥由磁粉回收装置进行磁粉回收。缺氧池和磁粉回收装置回收磁粉后的污泥外排。
16.作为本实用新型的优选方案，所述废水调节池与缺氧池之间的管道上安装有自吸罐和废水输送泵。废水调节池中的污水经自吸罐和废水输送泵输送到缺氧池，保证稳定的输送速率。
17.作为本实用新型的优选方案，还包括风机，风机的出风口分别通过管道与废水调节池、好氧曝气池、mbr膜池相连。
18.作为本实用新型的优选方案，所述mbr膜池安装有回流泵，回流泵的出水口通过管道与缺氧池连接。回流泵能将污水重新输送到缺氧池，则污水经二次处理后，有机物和氨氮的降解更加充分。
19.本实用新型的有益效果为：
20.1.fe3o4粉末可以产生一定的磁场，提高耐盐菌活性及种群丰度，提高废水处理效能，从而在好氧生化处理系统中可以加速污泥沉降，促进泥水分离。同时fe3o4粉末可以作为mbr膜池中微生物吸附的载体，减缓膜污染。
21.2.本实用新型的耐盐菌包括硝化菌和反硝化菌等复合菌，经过缺氧池、好氧曝气池和mbr膜池对废水进行处理，可降解污水中的有机物和氨氮，避免排水由于盐份变化对生化系统造成的冲击。
附图说明
22.图1是本实用新型的结构示意图；
23.图2是普通缺氧
‑
好氧
‑
mbr生化处理与磁生化处理的效果对比图。
24.图中，1
‑
废水调节池；2
‑
缺氧池；3
‑
好氧曝气池；4
‑
mbr膜池；5
‑
菌株活化装置；6
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风机；7
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自吸产水泵；8
‑
磁粉回收装置；11
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自吸罐；12
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废水输送泵；21
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潜水搅拌装置；22
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格
栅罩；23
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悬浮网状球体；31
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悬挂填料；41
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回流泵；51
‑
菌种输送泵。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.实施例：
27.如图1所示，本实施例的一种适用于页岩气压裂返排液处理的磁生化系统，包括废水调节池1，废水调节池1通过管道依次连接有缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4；还包括用于活化耐盐菌的菌株活化装置5，菌株活化装置5通过管道与缺氧池2连接；所述好氧曝气池3与mbr膜池4中均投加fe3o4粉末。mbr膜池4中装有柔性平板膜，膜材质为pvdf。
28.其中，耐盐菌属于好氧反硝化菌，属于bacillus purgationiresistens菌属，本实用新型采用的耐盐菌筛选自页岩气压返液，在好氧和缺氧状态都可生存。菌株活化装置5能活化耐盐菌，耐盐菌包括硝化菌和反硝化菌等复合菌，经过缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4对废水进行处理，可降解污水中的有机物和氨氮，避免排水由于盐份变化对生化系统造成的冲击。
29.所述耐盐菌由菌种活化装置输送，菌株活化所需营养液配方包括牛肉膏0.5～5g/l、柠檬酸钠0.5～5g/l、磷酸二氢钾0.1～1g/l、硫酸镁0.02～0.2g/l、氯化钠20～50g/l、维生素0.01～0.1g/l。菌种活化装置用于定期补充菌种，一般补充时间为1～3个月，补充量1％～10％。培养基需要在115℃下灭菌15min，接种量为0.1％～1％。
30.fe3o4粉末可以产生一定的磁场，提高耐盐菌活性及种群丰度，提高废水处理效能，从而在好氧生化处理系统中可以加速污泥沉降，促进泥水分离。同时fe3o4粉末可以作为mbr膜池4中微生物吸附的载体，减缓膜污染。
31.缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4依次连接形成一体化撬装设备，可减少占地，管理方便，减少了人工劳动强度。菌株活化装置5与缺氧池2之间的管道上安装有菌种输送泵51，经菌株活化装置5活化的菌株能由菌种输送泵51输送到缺氧池2内。在废水调节池11中安装有ph在线仪表、液位计、自动加药装置。各在线仪表和机电设备与plc控制系统相连。
32.为了提高耐盐菌与废水混合效果，所述缺氧池2的底部安装有潜水搅拌装置21，潜水搅拌装置21外套有格栅罩22。潜水搅拌装置21能将耐盐菌与废水充分混合，保证耐盐菌中的厌氧菌能对废水的处理更加充分，并提供微弱氧气环境。
33.为了使菌株能得到良好附着，所述缺氧池2内装有若干悬浮网状球体23，悬浮网状球体23内填充有供生物附着的组合填料。悬浮网状球体23可固定菌株，防止菌株流失。组合填料中不同填充物的生物附着能力、生物膜更新换代能力不同，选择组合填料在提高菌固定效果的同时又可保证菌的代谢物在填料表面及时脱落。所述好氧曝气池3悬挂有若干悬挂填料31。悬挂填料31的位置固定，避免耐盐菌流失。
34.其中，所述组合填料包括聚氨酯海绵类填料、辫带式纤维类填料、聚丙烯立体空心填料。组合填料直径为100～180mm，聚氨酯海绵类填料、辫带式纤维类填料、聚丙烯立体空心填料投加比例分别为25％、25％、20％，停留时间为4h。
35.更进一步，所述mbr膜池4通过管道连接有磁粉回收装置8，磁粉回收装置8的表面涂覆有磁性涂层。mbr膜池4中部分污泥回流至好氧曝气池3，剩余污泥由磁粉回收装置8进行磁粉回收。缺氧池2和磁粉回收装置8回收磁粉后的污泥外排。
36.更进一步，所述废水调节池1与缺氧池2之间的管道上安装有自吸罐11和废水输送泵12。废水调节池1中的污水经自吸罐11和废水输送泵12输送到缺氧池2，保证稳定的输送速率。
37.本实用新型还包括风机6，风机6的出风口分别通过管道与废水调节池1、好氧曝气池3、mbr膜池4相连。风机6能将气流分别输送到废水调节池1、好氧曝气池3和mbr膜池4，保证废水调节池1、好氧曝气池3和mbr膜池4中的废水能充分混合。
38.更进一步，所述mbr膜池4安装有回流泵41，回流泵41的出水口通过管道与缺氧池2连接。回流泵41能将污水重新输送到缺氧池2，则污水经二次处理后，有机物和氨氮的降解更加充分。
39.更进一步，所述mbr膜池4通过管道连接有用于将处理后达标的水抽走的自吸产水泵7。处理后达标的水经自吸产水泵7输送到集水管，从而排放的废水能达到排放标准。
40.磁生化过程为：
41.s1：在好氧曝气池3与mbr膜池4中投加fe3o4粉末；fe3o4粉末的粒径为10～20μm，投加量0.15g/g mlss；
42.s2：令压返液废水经废水调节池1输送至缺氧池2，将耐盐菌输送至缺氧池2进行定期补充，按c/n比2：1～6：1补加碳源，控制溶解氧0.3～0.9mg/l以内，控制停留时间2～8h，进行脱氮及初步降解有机物；
43.s3：令缺氧池2产水溢流至好氧曝气池3，溶解氧控制在1～3mg/l，混合液回流至缺氧池2的内，回流比为200％～600％，停留时间在6～14h；
44.s4：令好氧曝气池3产水溢流至mbr池，污泥经污泥回流泵41回流至缺氧池2。
45.以四川某区块压裂返排液作为研究对象，压裂返排液污水进水codcr为650mg/l，氨氮为68mg/l，b/c为0.25，含盐量为3.5％。
46.该废水采用本实用新型的缺氧 好氧曝气 mbr磁生化处理工艺，系统运行后的产水codcr小于80mg/l，氨氮小于10mg/l，总氮小于15mg/l，出水水质满足gb8978污水综合排放一级排放标准。
47.对比例：
48.缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4依次连接形成一体化撬装设备，在缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4均投加活性污泥。
49.缺氧池2、好氧曝气池3和mbr膜池4均不投加填料。为了加速泥水分离，所述好氧曝气池3投加fe3o4粉末，粒径40～50μm，投加量0.5g/g mlss。为了增强微生物活力及丰度，mbr反应器中同样投加fe3o4粉末，粒径40～50μm，投加量0.5g/g mlss。mbr中装有柔性平板膜，膜材质为pvdf。
50.如图2所示，将本实用新型的实施例与现有技术的对比例进行对比，与不投加fe3o4粉末的普通活性污泥缺氧
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好氧曝气
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mbr工艺相比较，本实用新型的“缺氧 好氧曝气 mbr磁生化处理工艺”对四川某区块压裂返排液cod(有机物)去除率从86％提高至92％，氨氮去除率从88％提高至93％；污泥16s rdna序列高通量测序发现，序列数从提高21223提高至
24322，otus从211提高至220。
51.本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。