一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置及利用该装置处理油田压裂返排液的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废水处理及资源循环利用领域，特别是涉及一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置及利用该装置处理油田压裂返排液的方法。
【背景技术】
[0002]环境问题与能源问题制约着人类社会的发展。由于我国工业的不断发展，导致了工业用水量的急剧攀升，这无疑加重了水资源短缺这一危机。在化学工业生产中产生的大量化工废水含有烃类物质以及其它难降解物质，如果不能妥善处置，势必会造成受纳环境的污染，威胁生态环境安全，危害人类及其它生物的健康，因此，化工废水的处理成为始终困扰工业发展与人类生活的难题。与此同时，人类赖以生存的化石能源日渐枯竭，在化石能源的开采利用过程中也加重了环境问题，因此，寻找可持续的清洁能源成为了解决能源危机的一条出路。化工废水在处理的过程中同样需要耗散一定的能源，其中所蕴含的有机物物质被降解转化也成为了一种资源的浪费。因此，化工废水处理与产生能源相结合为化工废水的处理提供了新的思路与发展方向。生物电化学系统是利用微生物降解有机物，将化学能转化为电能的的电化学装置。微生物脱盐电池(MDC)在阳极室和阴极室之间添加阴离子交换膜与阳离子交换膜，在两极之间形成了脱盐室。在功能上，MDC实现了污染物降解，产电，脱盐的三种功效。在本发明中，MDC用于降解油田压裂返排液。
【发明内容】
[0003]本发明是要解决现有工业废水处理难度大，生物化学处理难且工业废水中能源浪费的问题，而提供一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置及利用该装置处理油田压裂返排液的方法。
[0004]本发明的一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置包括阳极室1、阳极碳刷2、阴离子交换膜3、脱盐室4、阳离子交换膜5、阴极碳刷6、阴极室7、参比电极8、外电阻9和曝气装置16;所述脱盐室4设置在阳极室I和阴极室7之间，所述脱盐室4的左侧与阳极室I的右侧通过阴离子交换膜3相隔，所述脱盐室4的右侧与阴极室7的左侧通过阳离子交换膜5相隔;所述阳极室I内设置有阳极碳刷2，所述阳极室I的左侧上方设置有第一出水口 10，所述阳极室I的左侧下方设置有第一进水口 11，所述参比电极8贯穿于阳极室I的上壁设置在阳极室I内；所述阴极室7内设置有阴极碳刷6，所述阴极室7的右侧上方设置有第二出水口12，所述阴极室7的右侧下方设置有第二进水口 13，所述阴极室7的底部设置有曝气装置16;所述阳极碳刷2通过导线与外电阻9的一端相连，所述阴极碳刷6通过导线与外电阻9的另一端相连;所述脱盐室4的顶部设置有第三出水口 15，所述脱盐室4的底部设置有第三进水口14ο
[0005]本发明的一种利用电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置处理油田压裂返排液的方法具体是按以下步骤进行:
[0006]—、向阳极室I和阴极室7中分别注入具有油田压裂返排液降解能力的活性污泥，然后再分别向阳极室I和阴极室7加入油田压裂返排液至蓄满，阳极室I密封24h，阴极室7通过曝气装置16持续曝气24h，然后将阳极室I和阴极室7中的油田压裂返排液排出；
[0007]二、采用外电阻9将阳极碳刷2和阴极碳刷6相连，然后向阳极室I和阴极室7分别加入I3BS缓冲液至浓度为20ppm、加葡萄糖至浓度为50mg/L?500mg/L，再分别向阳极室I和阴极室7加入油田压裂返排液至蓄满，开始产生电流输出，每当电压下降至50mV时，将阳极室I和阴极室7中的油田压裂返排液排出；
[0008]三、重复操作步骤二 10?15天后，阳极室I内生成厌氧产电生物膜，阴极室7内生成好氧产电生物膜，然后将阳极室I和阴极室7中的油田压裂返排液排出，断开通过外电阻9连接的阳极碳刷2和阴极碳刷6 ；
[0009]四、向阳极室I中加入油田压裂返排液至蓄满，水力停留I?10天后，得到经阳极处理后的废水;将经阳极处理后的废水全部通入到阴极室7中，阴极室7通过曝气装置16持续曝气，水力停留I?10天后，得到经阴极处理后的废水；
[0010]五、将经阴极处理后的废水通入到脱盐室4中，然后重复操作步骤四，使得阴极室7中充满经阳极处理后的废水，然后再向阳极室I中加入油田压裂返排液至蓄满，水力停留I?10天后，采用外电阻9将阳极碳刷2和阴极碳刷6相连，然后将脱盐室4中经阴极处理后的废水向外排出，得到脱盐后的废水，即完成油田压裂返排液的处理；
[0011]步骤一中所述油田压裂返排液的⑶D为1000mg/L?1200mg/L、B0D5为200mg/L?300mg/L、氨氮为 5mg/L ?25mg/L、含油量为 200mg/L ?300mg/L;
[0012]步骤四中所述经阳极处理后的废水的⑶D为400mg/L?500mg/L、BOD5* 150mg/L?200mg/L、氨氮为 Omg/L ?5mg/L、含油量为 30mg/L ?50mg/L;
[0013]步骤四中所述经阴极处理后的废水的⑶D为200mg//L?300mg/L、B0D5S60mg/L?100mg/L、氨氮为 Omg/L ?3mg/L、含油量为 Omg/L ?5mg/L;
[00Μ] 步骤五中所述脱盐后的废水的COD为150mg/L?250mg/L、B0D5为50mg/L?90mg/L、氨氮为0mg/L?3mg/L、含油量为0mg/L?lmg/L。
[0015]本发明原理:通过阳极与阴极之间产生的电子能为动力输出，促使废水中的阳离子通过阴离子交换膜向阳极室转移，阴离子通过阳离子交换膜向阴极室转移，达到脱除盐分并回收的目的。
[0016]本发明的有益效果是:
[0017]本发明采用MDC用于降解油田压裂返排液，阳极室降解有机物，阴极室处理废水，脱盐室进行高效脱盐，实现了污染物降解，产电，脱盐的三种功效。对有毒有害物质处理的同时，获得稳定的电能输出。本发明将厌氧生物处理和好氧生物处理与MDC工艺相结合，并将其应用于油田压裂返排液的处理上。实现对有毒有害物质处理的同时，整个处理过程不需要外加能量，能够获得稳定的电能输出，同时可以实现对含盐污水脱盐回收的目的。
[0018]本发明能够在启动24h后实现电流稳定输出。输出电压一直稳定在400?500mV之间。
【附图说明】
[0019]图1为一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置的结构示意图；
[0020]图2为实施例一利用电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置处理油田压裂返排液时的COD降解曲线;其中I为经阳极室处理，2为经阴极室处理；
[0021]图3为实施例一利用电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置处理油田压裂返排液时电池极化曲线;其中I为电池电压，2为功率密度；
[0022]图4为实施例一利用电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置处理油田压裂返排液时电池电压输出的变化曲线；
[0023]图5为实施例一利用电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置处理油田压裂返排液时脱盐曲线。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式一种电子调控的产电脱盐处理油田压裂返排液装置包括阳极室1、阳极碳刷2、阴离子交换膜3、脱盐室4、阳离子交换膜5、阴极碳刷6、阴极室7、参比电极8、外电阻9和曝气装置16;所述脱盐室4设置在阳极室I和阴极室7之间，所述脱盐室4的左侧与阳极室I的右侧通过阴离子交换膜3相隔，所述脱盐室4的右侧与阴极室7的左侧通过阳离子交换膜5相隔;所述阳极室I内设置有阳极碳刷2，所述阳极室I的左侧上方设置有第一出水口 10，所述阳极室I的左侧下方设置有第一进水口11，所述参比电极8贯穿于阳极室I的上壁设置在阳极室I内；所