一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置及利用該裝置處理油田壓裂返排液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢水處理及資源循環(huán)利用領(lǐng)域，特別是涉及一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置及利用該裝置處理油田壓裂返排液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境問題與能源問題制約著人類社會(huì)的發(fā)展。由于我國工業(yè)的不斷發(fā)展，導(dǎo)致了工業(yè)用水量的急劇攀升，這無疑加重了水資源短缺這一危機(jī)。在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量化工廢水含有烴類物質(zhì)以及其它難降解物質(zhì)，如果不能妥善處置，勢必會(huì)造成受納環(huán)境的污染，威脅生態(tài)環(huán)境安全，危害人類及其它生物的健康，因此，化工廢水的處理成為始終困擾工業(yè)發(fā)展與人類生活的難題。與此同時(shí)，人類賴以生存的化石能源日漸枯竭，在化石能源的開采利用過程中也加重了環(huán)境問題，因此，尋找可持續(xù)的清潔能源成為了解決能源危機(jī)的一條出路?；U水在處理的過程中同樣需要耗散一定的能源，其中所蘊(yùn)含的有機(jī)物物質(zhì)被降解轉(zhuǎn)化也成為了一種資源的浪費(fèi)。因此，化工廢水處理與產(chǎn)生能源相結(jié)合為化工廢水的處理提供了新的思路與發(fā)展方向。生物電化學(xué)系統(tǒng)是利用微生物降解有機(jī)物，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的的電化學(xué)裝置。微生物脫鹽電池(MDC)在陽極室和陰極室之間添加陰離子交換膜與陽離子交換膜，在兩極之間形成了脫鹽室。在功能上，MDC實(shí)現(xiàn)了污染物降解，產(chǎn)電，脫鹽的三種功效。在本發(fā)明中，MDC用于降解油田壓裂返排液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有工業(yè)廢水處理難度大，生物化學(xué)處理難且工業(yè)廢水中能源浪費(fèi)的問題，而提供一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置及利用該裝置處理油田壓裂返排液的方法。
[0004]本發(fā)明的一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置包括陽極室1、陽極碳刷2、陰離子交換膜3、脫鹽室4、陽離子交換膜5、陰極碳刷6、陰極室7、參比電極8、外電阻9和曝氣裝置16;所述脫鹽室4設(shè)置在陽極室I和陰極室7之間，所述脫鹽室4的左側(cè)與陽極室I的右側(cè)通過陰離子交換膜3相隔，所述脫鹽室4的右側(cè)與陰極室7的左側(cè)通過陽離子交換膜5相隔;所述陽極室I內(nèi)設(shè)置有陽極碳刷2，所述陽極室I的左側(cè)上方設(shè)置有第一出水口 10，所述陽極室I的左側(cè)下方設(shè)置有第一進(jìn)水口 11，所述參比電極8貫穿于陽極室I的上壁設(shè)置在陽極室I內(nèi)；所述陰極室7內(nèi)設(shè)置有陰極碳刷6，所述陰極室7的右側(cè)上方設(shè)置有第二出水口12，所述陰極室7的右側(cè)下方設(shè)置有第二進(jìn)水口 13，所述陰極室7的底部設(shè)置有曝氣裝置16;所述陽極碳刷2通過導(dǎo)線與外電阻9的一端相連，所述陰極碳刷6通過導(dǎo)線與外電阻9的另一端相連;所述脫鹽室4的頂部設(shè)置有第三出水口 15，所述脫鹽室4的底部設(shè)置有第三進(jìn)水口14ο
[0005]本發(fā)明的一種利用電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置處理油田壓裂返排液的方法具體是按以下步驟進(jìn)行:
[0006]—、向陽極室I和陰極室7中分別注入具有油田壓裂返排液降解能力的活性污泥，然后再分別向陽極室I和陰極室7加入油田壓裂返排液至蓄滿，陽極室I密封24h，陰極室7通過曝氣裝置16持續(xù)曝氣24h，然后將陽極室I和陰極室7中的油田壓裂返排液排出；
[0007]二、采用外電阻9將陽極碳刷2和陰極碳刷6相連，然后向陽極室I和陰極室7分別加入I3BS緩沖液至濃度為20ppm、加葡萄糖至濃度為50mg/L?500mg/L，再分別向陽極室I和陰極室7加入油田壓裂返排液至蓄滿，開始產(chǎn)生電流輸出，每當(dāng)電壓下降至50mV時(shí)，將陽極室I和陰極室7中的油田壓裂返排液排出；
[0008]三、重復(fù)操作步驟二 10?15天后，陽極室I內(nèi)生成厭氧產(chǎn)電生物膜，陰極室7內(nèi)生成好氧產(chǎn)電生物膜，然后將陽極室I和陰極室7中的油田壓裂返排液排出，斷開通過外電阻9連接的陽極碳刷2和陰極碳刷6 ；
[0009]四、向陽極室I中加入油田壓裂返排液至蓄滿，水力停留I?10天后，得到經(jīng)陽極處理后的廢水;將經(jīng)陽極處理后的廢水全部通入到陰極室7中，陰極室7通過曝氣裝置16持續(xù)曝氣，水力停留I?10天后，得到經(jīng)陰極處理后的廢水；
[0010]五、將經(jīng)陰極處理后的廢水通入到脫鹽室4中，然后重復(fù)操作步驟四，使得陰極室7中充滿經(jīng)陽極處理后的廢水，然后再向陽極室I中加入油田壓裂返排液至蓄滿，水力停留I?10天后，采用外電阻9將陽極碳刷2和陰極碳刷6相連，然后將脫鹽室4中經(jīng)陰極處理后的廢水向外排出，得到脫鹽后的廢水，即完成油田壓裂返排液的處理；
[0011]步驟一中所述油田壓裂返排液的⑶D為1000mg/L?1200mg/L、B0D5為200mg/L?300mg/L、氨氮為 5mg/L ?25mg/L、含油量為 200mg/L ?300mg/L;
[0012]步驟四中所述經(jīng)陽極處理后的廢水的⑶D為400mg/L?500mg/L、BOD5* 150mg/L?200mg/L、氨氮為 Omg/L ?5mg/L、含油量為 30mg/L ?50mg/L;
[0013]步驟四中所述經(jīng)陰極處理后的廢水的⑶D為200mg//L?300mg/L、B0D5S60mg/L?100mg/L、氨氮為 Omg/L ?3mg/L、含油量為 Omg/L ?5mg/L;
[00Μ] 步驟五中所述脫鹽后的廢水的COD為150mg/L?250mg/L、B0D5為50mg/L?90mg/L、氨氮為0mg/L?3mg/L、含油量為0mg/L?lmg/L。
[0015]本發(fā)明原理:通過陽極與陰極之間產(chǎn)生的電子能為動(dòng)力輸出，促使廢水中的陽離子通過陰離子交換膜向陽極室轉(zhuǎn)移，陰離子通過陽離子交換膜向陰極室轉(zhuǎn)移，達(dá)到脫除鹽分并回收的目的。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明采用MDC用于降解油田壓裂返排液，陽極室降解有機(jī)物，陰極室處理廢水，脫鹽室進(jìn)行高效脫鹽，實(shí)現(xiàn)了污染物降解，產(chǎn)電，脫鹽的三種功效。對有毒有害物質(zhì)處理的同時(shí)，獲得穩(wěn)定的電能輸出。本發(fā)明將厭氧生物處理和好氧生物處理與MDC工藝相結(jié)合，并將其應(yīng)用于油田壓裂返排液的處理上。實(shí)現(xiàn)對有毒有害物質(zhì)處理的同時(shí)，整個(gè)處理過程不需要外加能量，能夠獲得穩(wěn)定的電能輸出，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對含鹽污水脫鹽回收的目的。
[0018]本發(fā)明能夠在啟動(dòng)24h后實(shí)現(xiàn)電流穩(wěn)定輸出。輸出電壓一直穩(wěn)定在400?500mV之間。
【附圖說明】
[0019]圖1為一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為實(shí)施例一利用電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置處理油田壓裂返排液時(shí)的COD降解曲線;其中I為經(jīng)陽極室處理，2為經(jīng)陰極室處理；
[0021]圖3為實(shí)施例一利用電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置處理油田壓裂返排液時(shí)電池極化曲線;其中I為電池電壓，2為功率密度；
[0022]圖4為實(shí)施例一利用電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置處理油田壓裂返排液時(shí)電池電壓輸出的變化曲線；
[0023]圖5為實(shí)施例一利用電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置處理油田壓裂返排液時(shí)脫鹽曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0024]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式一種電子調(diào)控的產(chǎn)電脫鹽處理油田壓裂返排液裝置包括陽極室1、陽極碳刷2、陰離子交換膜3、脫鹽室4、陽離子交換膜5、陰極碳刷6、陰極室7、參比電極8、外電阻9和曝氣裝置16;所述脫鹽室4設(shè)置在陽極室I和陰極室7之間，所述脫鹽室4的左側(cè)與陽極室I的右側(cè)通過陰離子交換膜3相隔，所述脫鹽室4的右側(cè)與陰極室7的左側(cè)通過陽離子交換膜5相隔;所述陽極室I內(nèi)設(shè)置有陽極碳刷2，所述陽極室I的左側(cè)上方設(shè)置有第一出水口 10，所述陽極室I的左側(cè)下方設(shè)置有第一進(jìn)水口11，所述參比電極8貫穿于陽極室I的上壁設(shè)置在陽極室I內(nèi)；所