徐州一體化小型養(yǎng)豬場廢水處理設(shè)備

　頁巖氣是一種重要的非常規(guī)能源，典型的頁巖氣開發(fā)作業(yè)由3個階段組成：鉆探、水力壓裂和返排。頁巖氣鉆井廢水主要產(chǎn)生于水基鉆井過程，伴隨有地層產(chǎn)出水、鉆井平臺沖洗廢水等，廢棄物組分復(fù)雜，COD高、含鹽量高、可生化性較差難處理。頁巖氣井壓裂后的返排液約占注入壓裂液量的60%～80%。壓裂返排液的組分取決于以下因素：壓裂液配液水質(zhì)、壓裂液化學(xué)組成、儲層地質(zhì)化學(xué)組成、地層水水質(zhì)以及返排液在地下和返排至地面的放置時間等。壓裂返排液中眾多添加劑的使用使其具有較高的COD、TDS、TSS，若直接外排，易對周圍環(huán)境造成嚴重污染。

　　由于水力壓裂過程耗水量大，勢必會給頁巖氣田周邊或區(qū)域帶來嚴峻水資源挑戰(zhàn)，需要提高壓裂返排液回用效率并降低處理成本。頁巖氣開發(fā)廢水中含有的化學(xué)添加劑、石油類、高價金屬離子等會影響回用，所以需進行破膠脫穩(wěn)對懸浮物和高價離子進行選擇性去除。

　　本研究采用穩(wěn)定性分析儀對化學(xué)絮凝、電絮凝等方法處理后的頁巖氣開發(fā)廢水進行脫穩(wěn)分析，通過不穩(wěn)定指數(shù)、分離速度等指標進行表征，直觀定量地說明不同方法對絮體形成狀態(tài)的影響及分離過程。

　　1、頁巖氣開發(fā)廢水脫穩(wěn)實驗

　　1.1 廢水來源

　　水樣為西南地區(qū)不同頁巖氣開采現(xiàn)場的2種壓裂返排液及1種鉆井廢水。壓裂返排液樣品A來自C區(qū)塊，為初期返排壓裂液呈微黃的微濁態(tài);壓裂返排液樣品B來自W區(qū)塊，部分壓裂液為返排液經(jīng)簡單沉降后回用配置而成，樣品B為經(jīng)過反復(fù)壓裂返排后的廢水，呈灰黑色并有明顯的懸浮物;鉆井廢水C來自N區(qū)塊，為三開階段產(chǎn)生的廢水，水樣為含油的懸濁液。

　　1.2 實驗方法

　　實驗采用的化學(xué)藥劑有鹽酸、氫氧化鈉、聚合氯化鋁(PAC，含量26%)，電絮凝實驗裝置為自制小試裝置，能夠自動曝氣，可調(diào)節(jié)電流電壓。預(yù)處理方法采用調(diào)酸曝氣;脫穩(wěn)方法采用化學(xué)絮凝和電絮凝，參數(shù)控制為投加不同濃度的聚合氯化鋁，控制電絮凝反應(yīng)時間和反應(yīng)后的pH值。

　　分析設(shè)備為LUMiSizer611全功能穩(wěn)定性分析儀，WGZ-1B便攜式濁度儀。其中，全功能穩(wěn)定性分析儀參數(shù)設(shè)置為：SOP(譜線數(shù))=200條，采樣間隔=5s，轉(zhuǎn)速=500轉(zhuǎn)/min，樣品池為LUM-10mmPA管，形狀近似為長方體。

　　2、頁巖氣開發(fā)廢水脫穩(wěn)結(jié)果分析

　　2.1 原水的穩(wěn)定性

　　3種樣品原水水質(zhì)穩(wěn)定特性如表1所示，穩(wěn)定性圖譜如圖1所示。圖譜中紅線為檢測前期采集的譜線，綠線為檢測后期采集的譜線;縱坐標為透光率，橫坐標為樣品池內(nèi)位置，左為樣品池口，右為樣品池底。譜線間隔越大說明透光率變化越大，透光率越高說明越清澈。綜合圖1和表1可知，脫穩(wěn)難度由低到高順序為：壓裂返排液B(0.363)、鉆井廢水C(0.173)、壓裂返排液A(0.061)。壓裂返排液B和鉆井廢水C圖譜均呈現(xiàn)出較明顯的分離狀態(tài)，前者為上層懸浮物下沉，后者的分離方式為上浮。

　乙二醇是重要的化工原料，我國乙二醇90%以上用于生產(chǎn)聚酯。當前國內(nèi)乙二醇產(chǎn)能1066.2萬噸，截至2019年3月，中國已投產(chǎn)運行和試車成功的煤(合成氣)制乙二醇(CTMEG)項目共22個，形成總計448萬噸/年乙二醇產(chǎn)能。但裝置運行的穩(wěn)定性一直處于待提升階段，因此乙二醇仍大量依賴進口，2018年進口量達980.24萬噸。

　　1、煤制乙二醇技術(shù)路線

　　基于我國的能源現(xiàn)狀，煤基合成氣路線制備乙二醇工藝更符合我國國情。目前研究較為廣泛的有宜接法和間接法，間接法又分為甲醇法、甲醛法和草酸酯法。

　　直接法主要生產(chǎn)工藝是煤經(jīng)氣化得到合成氣，合成氣_步法直接合成乙二醇。這一工藝路線簡單有效，流程短，但是反應(yīng)過程條件苛刻，需要在較高的壓力下進行，還需要成本較高的貴金屬銬作為催化劑。目前催化劑的選擇性和轉(zhuǎn)化率較低，在短期內(nèi)難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)

　　甲醇法以合成氣為原料，通過甲醇制烯桂(MTO)技術(shù)生產(chǎn)乙烯，乙烯環(huán)氧化得到環(huán)氧乙烷，環(huán)氧乙烷水合并精制得到乙二醇。MTO技術(shù)及后續(xù)的乙烯制乙二醇工藝都比較成熟，但甲醇法流程長，且MTO過程中會副產(chǎn)丙烯。

　　甲醛路線的方法比較多，可歸納為：甲醛撥化法、甲醛氫甲?；?、甲醛縮合法、甲醛電化加氫二聚法、甲醛與甲酸甲酯偶聯(lián)法等國。這些技術(shù)目前還處于研究階段，離工業(yè)化仍有一定距離。

　徐州一體化小型養(yǎng)豬場廢水處理設(shè)備

　草酸酯法通過CO催化偶合生成草酸酯，草酸酯再加氫的過程來制備乙二醇，反應(yīng)條件較為溫和，是國內(nèi)煤制乙二醇裝置的主流工藝。

　　2、草酸酯法工藝流程簡述

　　草酸酯法生產(chǎn)乙二醇技術(shù)是目前國內(nèi)煤制乙二醇裝置采用最多的工藝。通過煤氣化得到合成氣，合成氣經(jīng)變換、凈化和提純后，得到乙二醇合成所需的原料氣一氧化碳和氫氣。一氧化碳采用兩步法工藝生成乙二醇：第一步由一氧化碳進行氣相反應(yīng)生成草酸酯，第二步草酸酯加氫生成乙二醇。C1-C4醇與氮氧化物反應(yīng)生成亞硝酸酯，亞硝酸酯與原料氣一氧化碳在Pd催化劑上實現(xiàn)氧化偶聯(lián)得到草酸酯，這一過程產(chǎn)生的NO再轉(zhuǎn)化成三氧化二氮循環(huán)使用，草酸酯則加氫生成最終產(chǎn)物乙二醇。

高濃廢水由進入二級AO池進行后續(xù)處理，在缺氧池內(nèi)，實現(xiàn)分段進水，并且缺氧池內(nèi)設(shè)置潛水潛水攪拌器，控制轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，使得活性污泥、回流污泥、與污水進水充分進行混合均勻，提升A池脫氮效果，A池主要利用反硝化細菌的同化作用和異化作用，同時控制在低溶解氧的情況下，將硝酸鹽中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣，通過兩級A池和兩級O池不斷反復(fù)實現(xiàn)硝化以及反硝化，達到去除污水中氨氮、總氮、COD的最終目標。出水自流流入MBR池，利用膜分離作用，在泵作用下進行分離，清液泵入外排水池達標排放，泥水混合物則通過污泥回流泵泵入前端A段。

　　2.3 主要處理單元及設(shè)計參數(shù)

　　主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)為：

　　一級AO池(20.0×10.0×5.0m)--設(shè)計水量：20m3/h。反應(yīng)溫度：15-25℃。污泥負荷Ls：0.72kgBOD/kgMLSS·d。脫氮速率Kde(20)：0.052kgNOx-N/kgMLSS/d。污泥濃度MLSS：7g/L。MLVSS/MLSS：0.65。污泥總產(chǎn)泥系數(shù)Yt：0.15kgMLSS/kgCOD。曝氣設(shè)備氧利用率Ea：0.2。需氧量修正系數(shù)Ko：1.708。硝化液回流比R’：0-350%。污泥回流比R：0-350%。設(shè)計停留時間：45.0h。一級A停留時間：32.6h。一級O停留時間：12.4h。

　　二級AO池(14.0×5.0×5.0m)--設(shè)計水量：20m3/h。反應(yīng)溫度：15-25℃。污泥負荷Ls：0.85kgBOD/kgMLSS·d。脫氮速率Kde(20)：0.051kgNOx-N/kgMLSS/d。污泥濃度MLSS：7g/L。MLVSS/MLSS：0.65。污泥總產(chǎn)泥系數(shù)Yt：0.15kgMLSS/kgCOD。曝氣設(shè)備氧利用率Ea：0.2。需氧量修正系數(shù)Ko：1.708。硝化液回流比R’：0-350%。污泥回流比R：0-350%。設(shè)計停留時間：15.2h。一級A停留時間：10.1h。一級O停留時間：5.1h。