一种酸化压裂废液感应电Fenton处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种酸化压裂废液感应电Fenton处理方法及装置，所述装置包括：感应电Fenton氧化池及沉降分离池，所述感应电Fenton氧化池通过管路与所述沉降分离池相连通；所述感应电Fenton氧化池的阴极为缚在钛网表面的活性炭纤维毡；所述感应电Fenton氧化池的阳极与所述阴极之间设置有感应铁电极；所述感应电Fenton氧化池内部还设置有曝气系统。本发明专利技术采用改进的感应电Fenton，实现Fe

【技术实现步骤摘要】
一种酸化压裂废液感应电Fenton处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种酸化压裂废液感应电Fenton处理方法及装置，属于工业废水处理


技术介绍

[0002]页岩属于一种超低渗透率储层，所有储层必须经过压裂才能投产。在每口页岩气井压裂初期或者部分低产井恢复产能过程中，需要对储层进行酸化改造，注入一定量的高酸性压裂液，并在后期返排出地面。酸化压裂废液具有高酸度、高稳定性、高有机污染负荷和高矿化度等特点，具有较强的腐蚀性，排入土壤后会使土壤酸化，直接进入水体则会造成较为严重的水体污染。因此需要结合酸化压裂废液的水质特点，采用针对性处理技术实现其妥善处置。
[0003]常规油气田酸化压裂废液处理研究起步较早，目前已经形成了酸碱中和、絮凝沉降、Fenton氧化、Fe/C微电解等多种处理技术。其中“中和—混絮凝—Fenton氧化—吸附”四步法及“混凝—次氯酸氧化—Fe/C微电解—Fenton氧化—吸附”五步法等已经在油气田企业得到应用。上述工艺首先对高酸性废液进行pH值调节，并利用混絮凝工艺对悬浮物和胶体类物质进行初步去除，随后采用Fenton氧化、次氯酸氧化等高级氧化技术对可溶性有机污染物进行深度去除，最后通过活性炭吸附保证出水水质满足回注或外排标准，经集成工艺处理后出水可达国家二级排放标准。
[0004]从部分油气田企业酸化压裂废液处理工程的运行效果来看，上述酸化压裂废液处理技术在降低外排水污染负荷、实现废液就地处理方面取得了一定效果，但由于酸化压裂废液水质的复杂性和波动性，上述集成工艺均存在一定问题。例如酸碱中和、混絮凝和Fenton氧化等单元的控制pH范围相差较大，需要多次对水体进行pH调节，一方面工艺控制过程繁琐，另一方面也消耗了大量的药剂；此外，对于某些高悬浮物、高COD的废液处理效果不佳，还没有形成一套适用范围广、抗冲击能力强的成熟工艺。因此，亟待从工艺技术的适应性、经济性和操作的便利性等方面对工艺进行优化。
[0005]近年来，电Fenton技术作为一种新型的高级氧化技术，因其具有不投加H2O2、污泥产生量少、有机物降解效率高等特点引起了广泛关注。该技术在酸性条件下，通过在阴极附近充氧或曝气的方法，产生H2O2，可避免其在运输、储存和操作的危险；由于阴极持续的Fe
2+
再生提高了有机污染物的降解速率，显著减少了污泥的产生。但是由于电Fenton工艺需要预先向水体内投加Fe
2+
，给实际操作带来许多问题，应用受到一定限制；另外，由于反应初期过量的Fe
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会捕获Fenton反应产生的
·
OH，弱化电化学过程的氧化作用，同时反应过程中的pH波动较大，造成反应条件不易控制，因此实际应用效率受到影响
[0006]基于对酸化废液电Fenton处理过程的研究，一方面要提高水体中
·
OH的利用效率，另一方面还要尽量保持水体pH处于最佳反应区间，从而充分发挥电Fenton技术的在难降解有机污染物处理方面的优势。

技术实现思路

[0007]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种酸化压裂废液感应电Fenton处理装置。
[0008]本专利技术的另一个目的还在于提供一种酸化压裂废液感应电Fenton处理方法。为解决本领域现有技术中因提前投加Fe
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容易造成pH值波动明显、
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OH利用效率降低、电流效率下降等问题，本专利技术所提供的该方法采用改进的感应电Fenton，实现Fe
2+
的稳定投加，同时控制反应过程中的pH值始终处于最佳pH条件下，有效提高了难降解污染物的去除效率(酸化压裂废液有机污染物去除率稳定达到80％以上)，电流效率较改进前提升明显。
[0009]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种酸化压裂废液感应电Fenton处理装置，其中，所述酸化压裂废液感应电Fenton处理装置包括：
[0010]感应电Fenton氧化池及沉降分离池，所述感应电Fenton氧化池通过管路与所述沉降分离池相连通；
[0011]所述感应电Fenton氧化池的阴极为缚在钛网表面的活性炭纤维毡；所述感应电Fenton氧化池的阳极与所述阴极之间设置有感应铁电极；
[0012]所述感应电Fenton氧化池内部还设置有曝气系统。
[0013]在以上所述的装置中，可根据处理量和处理水体的水质情况，于感应电Fenton氧化池内进行阴阳极的布置，如可以按照3块极板通电、5块极板通电或者7块极板通电的方式来布置阴阳极；以5块极板通电为例，阴阳极板通电方式可以按照“阳-阴-阳-阴-阳”或“阴-阳-阴-阳-阴”进行布置，以实现定时倒极；
[0014]在以上所述的装置中，感应电Fenton氧化池内的阴极与阳极的间距为1.8-3.0cm不等。
[0015]在以上所述的装置中，感应电Fenton氧化池内，感应铁电极位于阴极和阳极中间，距阴极和阳极的距离相等。
[0016]在以上所述的装置中，所述感应电Fenton氧化池的阳极为网状RuO2/Ti电极。
[0017]在以上所述的装置中，曝气系统用于加快感应电Fenton氧化池内的传质过程。
[0018]在以上所述的装置中，优选地，所述感应铁电极的横截面形状包括锯齿形、螺旋形、回字形以及圆环。
[0019]其中，所述锯齿形可为直角锯齿形(如图3所示)，也可以为圆角锯齿形；
[0020]所述回字形包括一个如图2a或者一个如图2b所示的结构，所述回字形还可以同时包括如图2a及如图2b所示的结构，当所述回字形同时包括如图2a及如图2b所示的结构时，二者之间可直接相连(如图2c所示)，二者之间也可以以其他任意方式(如一个或者多个锯齿形)相连(如图2d所示)；
[0021]在图2a及图2b所示的结构中，回形弯曲的一端可以根据需要进行多圈弯折(如图2e所示)；
[0022]此外，所述回字形可以为如图2a及图2b所示的直角回字形，也可以为圆角回字形；
[0023]所述圆环可为单圈圆环，也可以为多圈圆环。
[0024]所述感应铁电极的横截面形状对溶液中Fe
2+
浓度保持有较为明显的影响。
[0025]在以上所述的装置中，优选地，回字形感应铁电极的有效利用面积系数为0.68-0.75。
[0026]在以上所述的装置中，优选地，所述感应铁电极为采用喷砂处理后的铁网卷制而成，喷砂处理后的铁网的表面粗糙度为0.8-3.2μm。
[0027]其中，在本专利技术具体实施方式中，喷砂处理可采用粒径为1.5-2.5mm的石英砂进行，以使得喷砂处理后的铁网的表面粗糙度为0.8-3.2μm；在本专利技术更为具体的实施例中，喷砂处理可采用粒径为2.0mm的石英砂进行，以使得喷砂处理后的铁网的表面粗糙度为1.6μm。
[0028]在以上所述的装置中，优选地，所述感应铁电极为采用厚度范围为2.5mm-4.5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酸化压裂废液感应电Fenton处理装置，其特征在于，所述酸化压裂废液感应电Fenton处理装置包括：感应电Fenton氧化池及沉降分离池，所述感应电Fenton氧化池通过管路与所述沉降分离池相连通；所述感应电Fenton氧化池的阴极为缚在钛网表面的活性炭纤维毡；所述感应电Fenton氧化池的阳极与所述阴极之间设置有感应铁电极；所述感应电Fenton氧化池内部还设置有曝气系统。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述感应铁电极的横截面形状包括锯齿形、螺旋形、回字形以及圆环。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，回字形感应铁电极的有效利用面积系数为0.68-0.75。4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述感应铁电极为采用喷砂处理后的铁网卷制而成，喷砂处理后的铁网的表面粗糙度为0.8-3.2μm。5.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述感应铁电极为采用厚度范围为2.5-4.5mm的冲孔铁板制成，冲孔铁板的孔眼直径范围为5.0-8.0mm，孔眼间距范围为3.0-5.0mm。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述感应铁电极为采用厚度为3.0mm的冲孔铁板制成，冲孔铁板的孔眼直径为6.0mm，孔眼间距为4.0mm。7.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述活性炭纤维毡的比表面积范围为1100m2/g-1450m2/g，2nm以上中孔数量占活性炭纤维毡总孔数的百分比>98％。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述活性炭纤维毡的比表面积为1250m2/g，2nm以上中孔数量占活性炭纤维毡总孔数的百分比为98.5％。9.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述沉降分离池为斜管沉降分离池。10.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括制氧机，用于制氧并将所制得的氧气通入所述阴极表面以进行曝气。11.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述感应电Fenton氧化池的底部开有曝气口...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓飞，罗臻，杨雪莹，王毅霖，张华，刘译阳，李婷，
申请(专利权)人：中国石油集团安全环保技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：