一种废液电絮凝除硬装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种废液电絮凝除硬装置及方法。该废液电絮凝除硬装置包括缓冲调节池、电絮凝反应池、水质调节池和沉降分离池，其依次相连通；缓冲调节池内部设置有搅拌机；电絮凝反应池的入口处和内部分别设置有水质在线检测系统，该系统设置有自动采配水系统、多探头在线监测装置和微电脑程序控制模块，定期自动监测水质以及pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；电絮凝反应池采用铁或铝作为阳极材料，并采用脉冲式电源进行供电；水质调节池用于调节废液pH值；沉降分离池为斜管沉降分离池。本发明专利技术能够有效提高硬度离子的去除效率，使废液总硬度去除率稳定达到80％以上。

An electric flocculation and removal device for waste liquid and its method

The invention provides an electric flocculating and removing hard device for waste liquid and a method. The waste liquid electrocoagulation device comprises a buffer tank, a hard electric flocculation reaction pool, water regulating tank and sedimentation tank, which in turn is communicated; internal buffer pools is provided with a mixer; electric flocculation reaction pool at the entrance and the interior are respectively provided with a water quality on-line detection system, the system is provided with automatic water distribution system, multi probe on-line monitoring device and microcomputer control module, regular automatic water quality monitoring as well as pH, TDS, ORP index, and feedback to the microprocessor control module, control linkage reagent addition, aeration intensity and water quality monitoring; electric flocculation reaction tank is made of iron or aluminum as anode material, and the power supply of pulse power supply; water regulating tank for regulating the effluent pH value; sedimentation pool sedimentation pool for the inclined tube. The invention can effectively improve the removal efficiency of the hardness ion, and make the total hardness removal rate of the waste liquid reach more than 80%.

【技术实现步骤摘要】
一种废液电絮凝除硬装置及方法
本专利技术属于工业废水处理
，涉及一种废液电絮凝除硬装置及方法。
技术介绍
油田生产作业过程中产生的作业废液主要包括酸化、压裂、洗井、试修井废液、钻井废水等，上述作业废液水质差别较大、污染成分较为复杂且多变。目前部分油田采用集中存放后调质处理的方式进行处置，经调质处理后废液中油、水、固三相实现分离，浮油经隔油处理后回收，底泥掺入固化处理剂后无害化处理，分离出水则进入联合站随采出水一并处理后回注地层。但由于作业废液成分复杂，分离出水中石油类、悬浮物、易成垢离子等污染物负荷较高，极易造成对采出水处理工艺的冲击。此外，由于各类作业废液返排过程中由地层带出的易成垢离子较多，导致回注水中硬度离子含量较高，造成回注管网腐蚀和结垢现象严重，亟待在进入联合站的前端对作业废液进行深度处置，降低各类污染物负荷，降低对后续处理工艺的冲击。针对作业废液高污染负荷的水质特性，国内油田作业废液处理技术多采用混凝(絮凝)、催化氧化法、气浮分离等多工艺组合方式，实现污染物去除和污水深度处理。其中化学混絮凝单元是作业废液处理过程中，去除悬浮物、胶体物质和可溶性有机物的关键环节，化学混絮凝过程通常采用以聚合氯化铝、聚合硫酸铁为主的混凝剂和以各类聚丙烯酰胺及其复配产品为主的絮凝剂为主要药剂。混絮凝过程也兼有部分除硬效果，通过合理控制反应终点pH值或在混絮凝过程中投加石灰/苏打等软化药剂，可实现硬度离子的有效控制。但由于多种来水水源的污染物负荷叠加和冲击性来水影响，作业废液污染负荷波动范围很大，因此在混絮凝处理环节，往往为了保证污染物去除效果，混絮凝药剂过量投加，造成污泥产生量大、药剂消耗多，不仅给后续污泥处理造成了压力，也使处理成本居高不下。在混絮凝过程中，专门投加除硬药剂往往会与前期加入的混絮凝剂发生反应，造成除硬药剂无法充分发挥作用，除硬效率降低。此外，由于聚丙烯酰胺等聚合物的过量投加，造成后续过滤等精细处理单元的滤料板结和堵塞情况增多。因此，选择一种高效脱稳分离工艺代替化学混絮凝工艺实现作业废液的高效污染物去除的需求十分迫切。
技术实现思路
针对油田混合作业废液高污染负荷、水质波动幅度大、分离出水易造成后续处理单元冲击的问题，本专利技术的目的在于提供一种作业废液电絮凝高效除硬方法。其以电絮凝工艺为主体工艺，通过合理控制反应条件，可实现悬浮物、硬度离子的高效去除，从而为后续深度处理和回注创造有利条件。一方面，本专利技术提供一种废液电絮凝除硬装置，该废液电絮凝除硬装置包括缓冲调节池、电絮凝反应池、水质调节池和沉降分离池；所述缓冲调节池、所述电絮凝反应池、所述水质调节池和所述沉降分离池依次相连通；所述缓冲调节池内部设置有搅拌机；所述电絮凝反应池的入口处和内部分别设置有水质在线监测系统，该水质在线监测系统设置有自动采配水系统、多探头在线监测装置和微电脑程序控制模块，通过自动采配水系统定期自动监测水质指标以及多探头在线监测装置监测pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，通过微电脑程序控制模块实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；所述电絮凝反应池采用铁或铝作为阳极材料，并采用脉冲式电源进行供电；所述水质调节池用于调节废液pH值；所述沉降分离池为斜管沉降分离池。另一方面，本专利技术还提供一种废液电絮凝除硬方法，其采用上述的废液电絮凝除硬装置进行工艺处理，包括以下步骤：步骤一，废液进入缓冲调节池，启动缓冲调节池内部搅拌机，实现废液的缓冲调节。步骤二，经过缓冲调节后的废液进入电絮凝反应池内，通过电絮凝反应池入口处和反应器内部的水质在线监测系统中的自动采配水系统定期自动监测水质指标以及多探头在线监测装置监测pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，通过微电脑程序控制模块实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；电絮凝反应池内部采用铁或铝作为阳极材料，利用脉冲电源供电进行电絮凝反应，实现废水除硬。该监测系统根据电絮凝除硬装置特点，设计了自动采配水系统和多探头在线监测装置，可以自动定期由反应装置的不同取样点采集进出口水样，并自动完成水质指标检测；该系统可间隔1～360min自动采样，单样品检测时间不大于20min，可快速实现装置进出水水质的实时判断。根据水质检测信息，采用微电脑程序控制的设备调节控制模块，重要的是可以根据水体的pH值、浊度、OPR等指标对pH调节剂投加泵、混絮凝剂投加泵、鼓风机等设备进行变频控制，精准调节各类药剂投加量和曝气强度，实现水质监测结果连锁控制的进水水质调节过程。根据浊度控制曝气量的程序设计，要求1min内浊度检测结果波动范围不超过20％，则表示由于曝气强度不足导致污水没有充分混匀，将根据微电脑控制器及时调整鼓风机变频器，提高曝气强度；如2min内浊度检测结果波动范围小于5％，则按一定预设比例降低曝气风量，控制装置能耗。装置出水pH调节过程，则是重点关注出水的pH范围和出水浊度变化范围，精准控制出水pH值为9.0-10.5，同时根加据出水浊度的变化进行药剂投量条件，出水浊度应控制在200NTU-350NTU之间，如果浊度过高，说明pH偏低、絮凝剂投加量偏小，细小絮体过多，需要加大药剂投加量；如浊度偏低，说明絮凝剂投加量过多，可以适当降低絮凝剂投加量。步骤三，经过除硬后的废水进入水质调节池，通过投入pH调节药剂控制水质pH为碱性，实现絮凝吸附。步骤四，经过水质调节池处理后的废水进入斜管沉降分离池，废水由斜管沉降分离池装置的下部向上流动，形成沉淀与水体分离，从而实现泥水分离。上述的废液电絮凝除硬方法中，优选地，在步骤二中，进行电絮凝反应的电流密度控制为7-12mA/cm2；更加优选地，进行电絮凝反应的电流密度控制为8.1-8.5mA/cm2。上述的废液电絮凝除硬方法中，优选地，在步骤二中，利用脉冲电源进行供电，其脉冲电源频率控制为2750-4200Hz；更加优选地，脉冲电源频率控制为2750-3100Hz。上述的电絮凝反应中电流密度、脉冲电源频率的设定是专利技术人经过创造性的劳动研究获得的适合于本专利技术电絮凝反应的最优值，本专利技术的脉冲电源为纳秒脉宽脉冲电源，脉冲上升前沿可控制在20～80ns，脉冲上升时间越短，在极板表面形成的冲击性电压作用越强，极板结垢趋势越不明显，经过试验确定的上述最佳参数能够实现脉冲上升前沿为20～40ns，脉冲宽度280～320ns，对极板的抗结垢和抗穿孔作用最强。上述的废液电絮凝除硬方法中，优选地，在步骤二中，进行电絮凝反应的反应时间为10-30min；更加优选地，进行电絮凝反应的时间为30min。上述的废液电絮凝除硬方法中，优选地，在步骤二中，还包括控制废液中氯离子含量和合理设计倒极周期的步骤。上述的废液电絮凝除硬方法中，优选地，控制废液中氯离子含量的方法为：在废液电絮凝除硬装置中电絮凝反应池的前端设置来液混配调节池，根据进水的Cl-含量的监测结果，及时调整不同来源废水的混合比例，保证Cl-含量控制在总阴离子含量的18％-25％。作业废液中含有的Cl-可有效缓解电极的钝化现象，这个是专利技术人在深入学习电化学反应相关机理及实践过程中产生的，现有技术中未曾有过类似报道，在实践中，控制Cl离子含量取得了良好效果，可以在不增加药剂成本的前提下，利用污水中原有物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废液电絮凝除硬装置，其特征在于：该废液电絮凝除硬装置包括缓冲调节池、电絮凝反应池、水质调节池和沉降分离池；所述缓冲调节池、所述电絮凝反应池、所述水质调节池和所述沉降分离池依次相连通；所述缓冲调节池内部设置有搅拌机；所述电絮凝反应池的入口处和内部分别设置有水质在线监测系统，该水质在线监测系统设置有自动采配水系统、多探头在线监测装置和微电脑程序控制模块，通过自动采配水系统定期自动监测水质指标以及多探头在线监测装置监测pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，通过微电脑程序控制模块实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；所述电絮凝反应池采用铁或铝作为阳极材料，并采用脉冲式电源进行供电；所述水质调节池用于调节废液pH值；所述沉降分离池为斜管沉降分离池。

【技术特征摘要】
1.一种废液电絮凝除硬装置，其特征在于：该废液电絮凝除硬装置包括缓冲调节池、电絮凝反应池、水质调节池和沉降分离池；所述缓冲调节池、所述电絮凝反应池、所述水质调节池和所述沉降分离池依次相连通；所述缓冲调节池内部设置有搅拌机；所述电絮凝反应池的入口处和内部分别设置有水质在线监测系统，该水质在线监测系统设置有自动采配水系统、多探头在线监测装置和微电脑程序控制模块，通过自动采配水系统定期自动监测水质指标以及多探头在线监测装置监测pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，通过微电脑程序控制模块实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；所述电絮凝反应池采用铁或铝作为阳极材料，并采用脉冲式电源进行供电；所述水质调节池用于调节废液pH值；所述沉降分离池为斜管沉降分离池。2.一种废液电絮凝除硬方法，其采用权利要求1所述的废液电絮凝除硬装置进行工艺处理，包括以下步骤：步骤一，废液进入缓冲调节池，启动缓冲调节池内部搅拌机，实现废液的缓冲调节；步骤二，经过缓冲调节后的废液进入电絮凝反应池内，通过电絮凝反应池入口处和反应器内部的水质在线监测系统中的自动采配水系统定期自动监测水质指标以及多探头在线监测装置监测pH、TDS、ORP指标，并反馈到微电脑程序控制模块，通过微电脑程序控制模块实现药剂添加、曝气强度和水质监测的连锁控制；电絮凝反应池内部采用铁或铝作为阳极材料，利用脉冲电源供电进行电絮凝反应，实现废水除硬；步骤三，经过除硬后的废水进入水质调节池，通过投入pH调节药剂控制水质pH为碱性，实现絮凝吸附；步骤四，经过水质调节池处理后的废水进入斜管沉降分离池，废水由斜管沉降分离池装置的下部向上流动，形成沉淀与水体分离，从而实现泥水分离。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓飞，刘译阳，张华，罗臻，王毅霖，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团安全环保技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11