CN104310634A - 一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，该装置包括通过输液管道顺次连接的废液池、第一活化过硫酸氧化池、混凝池、二沉池、臭氧催化氧化塔、深度过滤池、清水池，所述第一活化过硫酸氧化池的出液口端通过第一阀门与第二活化过硫酸氧化池连接，所述第一活化过硫酸氧化池的内壁设有紫外光装置，所述第一活化过硫酸氧化池、第二活化过硫酸氧化池、混凝池的底部均设有搅拌器，所述二沉池的出液口端通过污泥管道与污泥浓缩池连接，所述废液池与第一活化过硫酸池之间设有第一提升泵、第一取样口，所述二沉池与深度过滤池之间设有第二提升泵，本装置具有运行稳定、处理效果好，且使用寿命长，成本低廉，便于维护等特点。
Description
技术领域
本发明属于废液处理技术领域，具体是指一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置。
背景技术
近年来，随着页岩气勘探开发力度加大，年均有多口探井和开发井投产，同时开发和生产过程中将产生大量的开发废液，主要包括：作业废液、钻井废液、采气废液。其中，废液的石油类物质、悬浮物、化学需氧量、硫化物、氨氮、PH等主要污染物质物指标均超过国家相关标准的要求，给开发区块的生态环境造成了严重的影响。
作业废液主要来源于压裂作业、压裂作为油气井增产的主要措施之一，是油气田勘探开发中必不可少的一项重要技术手段，被各油气田所广泛应用。由于压裂液体系所用化学添加剂种类繁多，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废液中除去。众多化学添加剂的加入使压裂液具有高化学需氧量、高稳定性、高粘度等特点，给页岩气的正常生产造成了严重的损失。
钻井废液来源与钻井液的液相部分，此外钻井台、钻具和相关设备等都是钻井废液的组成部分。为了满足钻井工程的需要，钻井液中需添加各种化学处理剂，如纯碱、烧碱、重铬酸钠、氯化钠等无机处理剂呵呵聚丙烯胺等有机处理剂。
目前页岩气井压裂作业过程产生的废液，为页岩气采气过程中伴随着天然气带出的地层水，其主要污染物包括悬浮物和金属盐类，表现出高矿化度和高化学需氧量等特点。
因此，对处理页岩气井压裂作业生产废液的处理装置的研究成为相关企业正在研究的重点问题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，采用活化过硫酸预氧化、臭氧催化氧化技术处理工艺为核心对页岩气井压裂作业生产的废液进行处理，COD、悬浮物、重金属离子等难降解有机物去除率可达90%以上，该装置具有运行稳定、处理效果好，且使用寿命长，成本低廉，便于维护等特点。
本发明通过下述技术方案实现：一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，该包括通过输液管道顺次连接的废液池、第一活化过硫酸氧化池、混凝池、二沉池、臭氧催化氧化塔、深度过滤池、清水池，所述第一活化过硫酸氧化池的出液口端通过第一阀门与第二活化过硫酸氧化池连接，所述第一活化过硫酸氧化池的内壁设有紫外光装置，所述第一活化过硫酸氧化池、第二活化过硫酸氧化池、混凝池的底部均设有搅拌器，所述二沉池的出液口端通过污泥管道与污泥浓缩池连接，所述废液池与第一活化过硫酸池之间设有第一提升泵、第一取样口，所述二沉池与深度过滤池之间设有第二提升泵。
本发明通过第一活化过硫酸氧化池、以及位于第一活化过硫酸氧化池内壁紫外光装置的设置，紫外光装置提供紫外光，对进入第一活化过硫酸氧化池中的废液进行处理，且位于第一活化过硫酸氧化池内的过硫酸盐在常温下比较稳定，且与第一活化过硫酸氧化池内的废液中的有机物反应缓慢，因此对有机物降解效果不明显，在紫外光装置提供紫外光的条件下活化过硫酸盐，被活化产生硫酸根离子，在活化过程中可实现充分降解废液中难降解的重金属离子、有机物等；
通过第二活化过硫酸氧化池的设置，且第二活化过硫酸氧化池通过第一阀门与第一活化过硫酸氧化池连接，可根据第一取样口对废液成分的分析数据，确定是否打开第一阀门，废液经第二活化过硫酸氧化池进一步氧化降解，第二活化过硫酸氧化池主要通过加入PH调节剂使进入池内的废液的PH小于3，或者大于10，此条件下，过硫酸盐具有较高活性，能有效降解废液内的有机污染物质。
通过混凝池的设置，通过往混凝池内加入絮凝剂、助凝剂，且根据废液的成分设定加入的絮凝剂、助凝剂种类、加入的量、加入的时间、搅拌的速度，可有效提高废液的絮凝速度及絮凝效果，并通过二沉池进一步进行絮凝沉淀处理。
通过臭氧催化氧化塔的设置，臭氧催化氧化塔内设有催化剂，通过通入臭氧进行催化氧化反应，可有效吸附废液中的有机物，且能分解产生如羟基自由基之类的物质。
通过深度过滤池的设置，对经过臭氧催化氧化塔处理后的废液进行进一步的过滤，可采用纤维过滤或膜过滤或变孔隙深层过滤等技术，可有效降低废液的浊度，且可以有效去除水中有机物等。本发明中的其他结构为所属技术领域的公知常识，不再赘述。
进一步地，为更好的实现本发明，所述第一活化过硫酸氧化池的出液口端与第一阀门之间设有第二取样口，通过第二取样口的设置，对经过第一活化过硫酸氧化池处理的废液成分进行分析，根据分析结果确定是否需要打开第一阀门经过第二活化过硫酸氧化池进行处理。
进一步地，为更好的实现本发明，所述混凝池的出液口端、二沉池的出液口端、臭氧催化氧化塔的出液口端、深度过滤池的出液口端分别设有第三取样口、第四取样口、第五取样口、第六取样口，通过以上设置，可实现对每一步工艺流程处理后的废液成分进行分析，以便于后续处理技术方案的确定，如混凝池中絮凝剂、助凝剂等种类，及其加入量，搅拌器的搅拌速度等。
进一步地，为更好的实现本发明，臭氧催化氧化塔还连接有臭氧发生装置，臭氧发生装置，主要为臭氧催化氧化塔提供臭氧，臭氧发生装置主要包括冷干机、吸干机、换热器、放电室等。
进一步地，为更好的实现本发明，所述臭氧催化氧化塔采用不锈钢材质，结构尺寸为φ1.6×6.7m。
进一步地，为更好的实现本发明，所述二沉池为钢结构竖流式斜板沉淀池。
二沉池的主要作用是使废液中的污泥分离，混合液澄清、浓缩和回收活性污泥。
进一步地，为更好的实现本发明，所述混凝池还分别连接有絮凝剂加药罐、助凝剂加药罐，混凝池的主要作用是通过加入絮凝剂、助凝剂，使废液中的悬浮物、COD等凝聚成絮凝体，然后通过分离除去，可有效降低废液的浊度、色度等，同时可去除多种有毒有害污染物，实现对页岩气井压裂作业中产生的废液进行进一步的回收处理。
进一步地，为更好的实现本发明，所述紫外光装置为提供不超过270nm紫外光能源的供能装置，通过紫外光装置，可活化第一活化过硫酸氧化池中的过硫酸盐，过硫酸盐具有较强的氧化作用，其催化氧化作用可有效降低废液中的有机物含量。
进一步地，为更好的实现本发明，所述第二活化过硫酸氧化池（6）的上端还连接有PH调节剂加药罐。第二活化过硫酸池，主要通过调节废液中的PH，进而活化废液中的过硫酸盐，利用其高氧化性能，降低废液中的有机物含量，可实现以废治废。
进一步地，为更好的实现本发明，所述污泥浓缩池还连接有板框压滤机，污泥浓缩池为钢结构竖流式浓缩池，混凝池、二沉池产生的污泥滑油泵均送至污泥浓缩池，经污泥浓缩池浓缩后的污泥通过板框压滤机进行机械脱水，可实现脱水污泥含水率80-85%。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明通过第一活化过硫酸氧化池、第二活化过硫酸氧化池的设置，通过紫外光或调节PH实现活化过硫酸盐，进行催化氧化反应，可有效降低废液中的有机物含量，同时通过第二阀门的设置，可根据第一取样口的取样分析结果确定是否进入第二活化过硫酸氧化池进行处理，实现根据需要确定工艺流程，有效延长处理装置的使用寿命；
（2）本发明通过臭氧催化处理技术可实现降低废水循环利用的处理成本，且能有效降低废液中有机物含量，且采用臭氧技术处理页岩气井压裂作业产生的废液在废水处理成本上降低率可达90%；
（3）本发明装置具有运行稳定、处理效果好，且使用寿命长，成本低廉，便于维护等特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
其中：1—废液池、2—第一活化过硫酸氧化池、3—混凝池、4—二沉池、5—臭氧催化氧化塔、6—第二活化过硫酸氧化池、7—臭氧发生装置、8—清水池、9-1—第一取样口、9-2—第二取样口、9-3—第三取样口、9-4—第四取样口、9-5—第五取样口、9-6—第六取样口、10—污泥浓缩池、11—第一阀门、12-1—第一提升泵、12-2—第二提升泵、13—搅拌器、14—紫外光装置、15—深度过滤池。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，包括通过输液管道顺次连接的废液池1、第一活化过硫酸氧化池2、混凝池3、二沉池4、臭氧催化氧化塔5、深度过滤池15、清水池8，所述第一活化过硫酸氧化池2的出液口端通过第一阀门11与第二活化过硫酸氧化池6连接，所述第二活化过硫酸氧化池6的出液口端与混凝池3的进液口端连接，所述第一活化过硫酸氧化池2的内壁设有紫外光装置14，所述第一活化过硫酸氧化池2、第二活化过硫酸氧化池6、混凝池3的底部均设有搅拌器13，所述二沉池4的出液口端通过污泥管道与污泥浓缩池10连接，所述废液池1与第一活化过硫酸池2之间设有第一提升泵12-1、第一取样口9-1，所述二沉池4与深度过滤池15之间设有第二提升泵12-2。
本发明通过第一活化过硫酸氧化池2、以及位于第一活化过硫酸氧化池2内壁紫外光装置14的设置，紫外光装置14提供紫外光，对进入第一活化过硫酸氧化池2中的废液进行处理，且位于第一活化过硫酸氧化池2内的过硫酸盐在常温下比较稳定，且与第一活化过硫酸氧化池2内的废液中的有机物反应缓慢，因此对有机物降解效果不明显，在紫外光装置14提供紫外光的条件下，可活化过硫酸盐，产生硫酸根离子，在活化过程中可实现充分降解废液中难降解的重金属离子、有机物等；
通过第二活化过硫酸氧化池6的设置，且第二活化过硫酸氧化池6通过第一阀门11与第一活化过硫酸氧化池2连接，可根据第一取样口9-1对废液成分的分析数据，确定是否打开第一阀门11，废液经第二活化过硫酸氧化池6进一步氧化降解，第二活化过硫酸氧化池6主要通过加入PH调节剂使进入池内的废液的PH小于3，或者大于10，此条件下，过硫酸盐具有较高活性，能有效降解废液内的有机污染物质。
通过混凝池3的设置，通过往混凝池3内加入絮凝剂、助凝剂，且根据废液的成分调节絮凝剂、助凝剂的种类、加入的量、加入的时间、搅拌的速度，可有效提高废液的絮凝速度及絮凝效果，并通过二沉池4进一步进行絮凝沉淀处理。
通过臭氧催化氧化塔5的设置，臭氧催化氧化塔5内设有催化剂，反应时，通过通入臭氧进行催化氧化反应，可有效吸附废液中的有机物，且能分解产生如羟基自由基之类的物质。
通过深度过滤池15的设置，对经过臭氧催化氧化塔5处理后的废液进行进一步的过滤，可采用纤维过滤或膜过滤或变孔隙深层过滤等技术，可有效降低废液的浊度，且可以有效去除水中有机物等。本发明中的其他结构为所属技术领域的公知常识，不再赘述。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上进一步限定，所述第一活化过硫酸氧化池2的出液口端与第一阀门11之间设有第二取样口9-2，通过第二取样口9-2的设置，对经过第一活化过硫酸氧化池2处理的废液成分进行分析，根据分析结果确定是否需要打开第一阀门11经过第二活化过硫酸氧化池6进行处理。本实施例的其他结构与实施例1相同，不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，所述混凝池3的出液口端、二沉池4的出液口端、臭氧催化氧化塔5的出液口端、深度过滤池15的出液口端分别设有第三取样口9-3、第四取样口9-4、第五取样口9-5、第六取样口9-6，通过以上设置，可实现对每一步工艺流程处理后的废液成分进行分析，以便于后续处理技术方案的确定，如加入混凝池中絮凝剂、助凝剂等种类，及其加入量，搅拌器的搅拌速度等，本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上进一步限定，臭氧催化氧化塔5还连接有臭氧发生装置7，臭氧发生装置7主要为臭氧催化氧化塔提供臭氧，臭氧发生装置主要包括冷干机、吸干机、换热器、放电室等；所述臭氧催化氧化塔5采用锈钢材质、结构尺寸为φ1.6×6.7m，本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定，所述二沉池4为钢结构竖流式斜板沉淀池，二沉池4的主要作用是使废液中的污泥分离，混合液澄清、浓缩和回收活性污泥；所述混凝池3还连接有絮凝剂加药罐、助凝剂加药罐，混凝池3的主要作用是通过加入絮凝剂、助凝剂，使废液中的悬浮物、COD等凝聚成絮凝体，然后通过分离除去，可有效降低废液的浊度、色度等，同时可去除多种有毒有害污染物，实现对页岩气井压裂作业中产生的废液进行进一步的回收处理；所述紫外光装置14为提供不超过270nm紫外光能源的供能装置，通过紫外光装置14，可活化第一活化过硫酸氧化池2中的过硫酸盐，过硫酸盐具有较强的氧化作用，其催化氧化作用可有效降低废液中的有机物含量。本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定，所述第二活化过硫酸氧化池6的上端还连接有PH调节剂加药罐，第二活化过硫酸池6主要通过调节废液中的PH，进而活化废液中的过硫酸盐，利用其高氧化性能，降低废液中的有机物含量，可实现以废治废；所述污泥浓缩池10还连接有板框压滤机，污泥浓缩池10为钢结构竖流式浓缩池，混凝池3、二沉池4产生的污泥均送至污泥浓缩池，经污泥浓缩池10浓缩后的污泥通过板框压滤机进行机械脱水，可实现脱水污泥含水率80-85%。本实施例的其他结构与上述实施例相同，不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：包括通过输液管道顺次连接的废液池（1）、第一活化过硫酸氧化池（2）、混凝池（3）、二沉池（4）、臭氧催化氧化塔（5）、深度过滤池（15）、清水池（8），所述第一活化过硫酸氧化池（2）的出液口端通过第一阀门（11）与第二活化过硫酸氧化池（6）连接，所述第一活化过硫酸氧化池（2）的内壁设有紫外光装置（14），所述第一活化过硫酸氧化池（2）、第二活化过硫酸氧化池（6）、混凝池（3）的底部均设有搅拌器（13），所述二沉池（4）的出液口端通过污泥管道与污泥浓缩池（10）连接，所述废液池（1）与第一活化过硫酸池（2）之间设有第一提升泵（12-1）、第一取样口（9-1），所述二沉池（4）与深度过滤池（15）之间设有第二提升泵（12-2）。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述第一活化过硫酸氧化池（2）的出液口端与第一阀门（11）之间设有第二取样口（9-2）。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述混凝池（3）的出液口端、二沉池（4）的出液口端、臭氧催化氧化塔（5）的出液口端、深度过滤池（15）的出液口端分别设有第三取样口（9-3）、第四取样口（9-4）、第五取样口（9-5）、第六取样口（9-6）。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：臭氧催化氧化塔（5）还连接有臭氧发生装置（7）。
5.根据权利要求4所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述臭氧催化氧化塔（5）采用不锈钢材质，结构尺寸为φ1.6×6.7m。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述二沉池（4）为钢结构竖流式斜板沉淀池。
7.根据权利要求6所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述混凝池（3）还分别连接有絮凝剂加药罐、助凝剂加药罐。
8.根据权利要求7所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述紫外光装置（14）为提供不超过270nm紫外光能源的供能装置。
9.根据权利要求8所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述第二活化过硫酸氧化池（6）的上端还连接有PH调节剂。
10.根据权利要求9所述的一种用于处理页岩气井压裂作业生产废液的回收装置，其特征在于：所述污泥浓缩池（10）还连接有板框压滤机，污泥浓缩池（10）为钢结构竖流式浓缩池。
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