[实用新型]一种超声气浮法结合光氧化压裂返排液一体化的处理设备

说明书

本发明提供了一种超声气浮法结合光氧化压裂返排液一体化的处理设备，包括壳体，其特征在于所述壳体内设有斜挡板，所述斜挡板将壳体分隔为空化气浮区和光催化氧化区，所述空化气浮区下部设有污泥区、排泥管，所述空化气浮区侧部与进水管连接，所述进水管设有臭氧进气口、水力空化装置，所述空化气浮区内部设有超声波换能器，所述壳体顶部设有刮渣板、排渣槽、排渣管，所述光催化氧化区下部设有出水管、排泥管。所述光催化氧化区内部设有光催化隔板、紫外灯光管。本发明的优点是将水力空化装置和超声波空化装置集于一体，解决了气浮装置产生微小气泡不稳定的问题；且该处理设备联合水力空化、超声波、臭氧催化和光催化，提高了有机物的降解速率。

技术领域

本发明属于压裂返排液无害化处理设备技术领域，尤其涉及一种超声气浮法结合光氧化压裂返排液一体化的处理设备。

背景技术

水力压裂技术自1947年在美国试验成功以来，已经从简单的低排放压裂增产方式发展为成熟的增产技术，一项美国石油公司研究表明，如果没有水力压裂，未来10年美国国内的天然气产量将下降57％，石油产量将下降23％。基于多个数据库综合数据表明，从2012年到2014年间，美国通过水力压裂技术开采页岩气，每年用水量高达1.16亿方，并产生类似数量的压裂返排液。

压裂返排液包含各类化学添加剂，以及从储层中提取的盐、重金属、放射性核素、原油、天然气化合物及天然有机物等，使其具有污染物组分复杂、稳定性高、毒性大等特点。并且压裂返排液还具有返排量大、黏度高、水质颜色差、返排时间长等特点，导致压裂返排液无害化处理难度较大。

目前压裂返排液现场处理中，将气浮技术作为预处理方法应用最为广泛。与离心机、水力旋流器和平板分离器三种相比，气浮技术能更好地分离细小颗粒和油脂，且具有设备装置占地面积小，对油的密度要求低等优点。其基本原理是通过向压裂返排液中通入气体，并在重力影响下以微小气泡形式上浮，由于压裂返排液中的憎水性污染物表面容易附着气泡，使压裂返排液中的油脂、悬浮颗粒等污染物粘附在气泡上，随着气泡一起上浮到水面，形成泡沫——气、水、颗粒(油)三相混合体浮渣，通过刮渣板刮去浮渣达到分离污染物的目的。

功率超声是指超声波频率在20kHz～100kHz之间的超声波，将其作用在水中会产生一系列理化生效应。其中在超声处理压裂返排液应用中最主要的效应是空化作用，其基本原理是存在于液体中的微气泡在声场作用下振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后闭合，在气泡闭合时产生冲击波，最终崩溃。空化作用形成的局部高温达5000K、压力达50MPa，使得水蒸气发生分裂和链式反应，产生羟基自由基，羟基自由基同难挥发的有机物进行氧化反应，降解为水和小分子物质。

光催化法是一种低成本、环境友好、反应条件温和并能有效去除压裂返排液中污染物的方法。其降解机理是：光催化材料在光的激发下，产生电子与空穴，然后空穴与氢氧根结合生成羟基自由基，而电子与氧气结合生成超氧自由基，这两种自由基都有很强的氧化性，可以将吸附在光催化材料表面的有机污染物氧化成二氧化碳、水等无机小分子，从而达到净化废水的目的。

然而，现有超声波气浮装置还存在产生的气泡速率过慢、气泡较大、破乳与分离效果不显著的问题；而压裂返排液无害化处理具有工艺复杂，设备占地面积广、能耗大、维修频率高等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种超声气浮法结合光氧化压裂返排液一体化的处理设备，该处理设备结构简单、使用操作方便、无污染、能量利用率高、 COD和油脂去除效果显著。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：