本發(fā)明涉及一種模塊化頁巖氣壓裂返排液微生物處理效果快速評價裝置。

背景技術(shù)：

目前公知的頁巖氣壓裂返排液的處理方法是物化處理法，其弊端是容易造成二次污染、設(shè)備復(fù)雜、處理成本高，而環(huán)保、低成本的微生物處理法在頁巖氣壓裂返排液處理上還鮮有研究。隨著微生物處理方法在頁巖氣壓裂返排液處理上的應(yīng)用研究逐步開展，現(xiàn)有的物化處理方法的評價測試裝置必然不能滿足微生物處理法的研發(fā)需求，亟需針對頁巖氣壓裂返排液污染特征設(shè)計的微生物聯(lián)合處理效果快速評價測試裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化頁巖氣壓裂返排液微生物聯(lián)合處理效果快速評價測試裝置，該裝置原理可靠，操作簡便，可實(shí)現(xiàn)一次評價多種處理方法的聯(lián)合處理效果，也可以評價不同處理方法組合方式的處理效果。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

根據(jù)頁巖氣壓裂返排液的污染情況：處理量大（單井20000~40000m³）；濁度高（150~250NTU）；礦化度高（10000~20000mg/L），Ca²⁺、Mg²⁺等二價以上金屬離子含量較多，并且含有大量固體懸浮不溶物；長時間存放會出現(xiàn)“發(fā)黑發(fā)臭”的現(xiàn)象。通過大量的實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選出了適宜的微生物處理方法，并且進(jìn)行模塊化設(shè)計，形成了如下模塊：

1)儲液罐

儲液罐容積20L，設(shè)計全部由有機(jī)玻璃加工制作，通體可視。在儲液罐的底部設(shè)有兩個出口，一個是放空口；一個是出液口。放空口的作用是清空殘余液體，并且在清洗儲液罐內(nèi)壁時放空罐內(nèi)的清洗液；出液口連接計量泵，通過計量泵將儲液罐內(nèi)的液體分批轉(zhuǎn)移到微生物反應(yīng)器內(nèi)。

2)微生物反應(yīng)器

微生物反應(yīng)器的容積為15L，設(shè)計全部由有機(jī)玻璃加工制作，通體可視。反應(yīng)器下部設(shè)計為錐形，有利于微生物在底部集中。反應(yīng)器底部還設(shè)計了曝氣口，啟動曝氣泵后，對反應(yīng)器里內(nèi)的液體曝氣，用于增加液體的溶解氧量，液體的溶解氧量可以通過反應(yīng)器內(nèi)溶解氧探頭測得，并在PLC的觸摸屏上顯示，曝氣量可根據(jù)溶解氧的大小進(jìn)行調(diào)整。

反應(yīng)器的右側(cè)不同高度處設(shè)有出口閥，連接到下游裝置。在底部有放空閥門，用于更換微生物制劑時的放空，在清洗罐的時候也用于放空清洗殘留物。

反應(yīng)器的入口管線上設(shè)計有加熱裝置，用于對進(jìn)入反應(yīng)器的液體加熱，反應(yīng)器內(nèi)還設(shè)計有溫度傳感器，可隨時監(jiān)測反應(yīng)器內(nèi)部液體的溫度，并在PLC的觸摸屏上顯示。

3)絮凝沉降罐

絮凝沉降罐的容積為15L，設(shè)計全部由有機(jī)玻璃制作，通體可視，底部為錐形。沉降罐設(shè)計有變速程控攪拌系統(tǒng)，由PLC控制。在沉降罐的上半部設(shè)計有兩個加藥口，用于向沉降罐內(nèi)加入設(shè)定量的藥劑。藥劑的加入量由2臺高精度計量泵分別控制，在系統(tǒng)的操作程序里面設(shè)定需要加入的藥劑量和加藥時間，計量泵可根據(jù)設(shè)定值向沉降罐里精確添加藥劑。

4)出水罐

出水罐的容積為20L，設(shè)計全部由有機(jī)玻璃制作，通體可視。出水罐可存放1個處理周期內(nèi)處理后的返排液，便于取樣檢測水質(zhì)。

5)系統(tǒng)控制

系統(tǒng)設(shè)計全部采用PLC自動控制，配備觸控面板。所有泵的啟停，閥門的開關(guān)，包括流程的順序進(jìn)行，都由PLC控制，并且各個設(shè)備的運(yùn)行時間和順序均可通過觸控面板及計算機(jī)進(jìn)行設(shè)置和修改，實(shí)現(xiàn)高度可編輯和自動化。PLC還可和計算機(jī)連接通訊，將實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，可為后期實(shí)驗(yàn)分析提供數(shù)據(jù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的有益效果：

1)本發(fā)明根據(jù)頁巖氣壓裂返排液的污染特征，優(yōu)選出聯(lián)合處理方法，并進(jìn)行模塊化設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)一次評價多種處理方法的聯(lián)合處理效果，也可以評價不同處理方法組合方式的處理效果，為頁巖氣壓裂返排液微生物處理方法效果的評價及菌株、藥劑的篩選提供了有力的手段，填補(bǔ)了業(yè)界空白。

2)本發(fā)明裝置所有探頭、電磁閥、計量泵、加藥泵均連接PLC控制系統(tǒng)，可以在PLC的控制下實(shí)現(xiàn)評價過程全自動控制無需人為干預(yù)，大幅提高了處理效果評價的效率。

3)本發(fā)明裝置由有機(jī)玻璃制作而成，能清晰觀察壓裂返排液在整個裝置中的處理過程，有利于處理程序的優(yōu)選。

附圖說明

附圖是模塊化頁巖氣壓裂返排液微生物聯(lián)合處理效果快速評價測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中1 儲液罐，2計量泵，3加熱套管，4微生物反應(yīng)器，5溶解氧探頭，6溫度探頭，7絮凝沉降罐，8高精度加藥泵，9曝氣泵，10大范圍變速攪拌裝置，11出水罐，12 PLC控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。

參看附圖。

模塊化頁巖氣壓裂返排液微生物處理效果快速評價裝置，由儲液罐（1）、計量泵（2）、加熱套管（3）、微生物反應(yīng)器（4）、溶解氧探頭（5）、溫度探頭（6）、絮凝沉降罐（7）、高精度加藥泵（8）、曝氣泵（9）、大范圍變速攪拌裝置（10）、出水罐（11）和PLC控制器（12）組成，其特征在于，所述儲液罐（1）下部通過管路連接計量泵（2），計量泵出口管線包裹加熱套管（3）并連接到微生物反應(yīng)器（4）；微生物反應(yīng)器出口連接絮凝沉降反應(yīng)器（7）；絮凝沉降罐出口連接出水罐（11）；裝置所有探頭、電磁閥、計量泵、加藥泵均連接PLC控制系統(tǒng)（12）；所述微生物反應(yīng)器（4）內(nèi)置溶解氧探頭（5）和溫度探頭（6），下部連接曝氣泵（9）；所述絮凝沉降反應(yīng)器（7）具備兩套配備高精度加藥泵（8）的加藥裝置，內(nèi)部具有大范圍變速攪拌裝置（10）。

需處理的頁巖氣壓裂返排液盛裝在儲液罐（1）中，通過計量泵（2），經(jīng)過加熱套管（3）進(jìn)入微生物反應(yīng)器（4），加熱溫度由溫度探頭（6）測量，并有PLC控制；在微生物反應(yīng)器（4）（可盛裝各類活性污泥及顆粒污泥）中，經(jīng)過曝氣泵（9）曝氣處理，曝氣量由溶解氧探頭（5）測量，并有PLC控制；返排液在微生物反應(yīng)器中處理一個周期（時間可由PLC控制及設(shè)定）后，通過PLC開啟電磁閥進(jìn)入絮凝沉降罐（7），絮凝沉降罐有兩套由高精度加藥泵（8）控制的加藥系統(tǒng)，可以同時加入不同種類的生物絮凝劑，加藥量由PLC控制；加入絮凝劑后，通過大范圍變速攪拌裝置（10），經(jīng)過不同的變速攪拌程序，返排液處理完成后，通過PLC開啟電磁閥進(jìn)入出水罐（11）。