CN106242155A - 模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，主要由储液罐、计量泵、加热套管、微生物反应器、溶解氧探头、温度探头、絮凝沉降罐、高精度加药泵、曝气泵、大范围变速搅拌装置、出水罐和PLC控制器组成。本发明针对页岩气压裂返排液的污染特征，通过大量的实验优选出了适合的微生物处理方法，形成不同的处理模块，并通过高精度计量泵和电磁阀精确控制每个反应周期返排液及处理药剂的加量，可以在PLC的控制下实现一次评价多种处理方法的联合处理效果；装置采用模块化设计，也可以评价不同处理方法组合方式的处理效果。本发明原理可靠，操作简便，不仅能实现评价过程全自动控制无需人为干预，由于整套装置由有机玻璃制作而成，还能清晰观察压裂返排液在整个装置中的处理过程，具有广阔的应用以及市场前景。

Description

模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置
技术领域
本发明涉及一种模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置。
背景技术
目前公知的页岩气压裂返排液的处理方法是物化处理法，其弊端是容易造成二次污染、设备复杂、处理成本高，而环保、低成本的微生物处理法在页岩气压裂返排液处理上还鲜有研究。随着微生物处理方法在页岩气压裂返排液处理上的应用研究逐步开展，现有的物化处理方法的评价测试装置必然不能满足微生物处理法的研发需求，亟需针对页岩气压裂返排液污染特征设计的微生物联合处理效果快速评价测试装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模块化页岩气压裂返排液微生物联合处理效果快速评价测试装置，该装置原理可靠，操作简便，可实现一次评价多种处理方法的联合处理效果，也可以评价不同处理方法组合方式的处理效果。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
根据页岩气压裂返排液的污染情况：处理量大（单井20000~40000m3）；浊度高（150~250NTU）；矿化度高（10000~20000mg/L），Ca2+、Mg2+等二价以上金属离子含量较多，并且含有大量固体悬浮不溶物；长时间存放会出现“发黑发臭”的现象。通过大量的实验，优选出了适宜的微生物处理方法，并且进行模块化设计，形成了如下模块：
1)储液罐
储液罐容积20L，设计全部由有机玻璃加工制作，通体可视。在储液罐的底部设有两个出口，一个是放空口；一个是出液口。放空口的作用是清空残余液体，并且在清洗储液罐内壁时放空罐内的清洗液；出液口连接计量泵，通过计量泵将储液罐内的液体分批转移到微生物反应器内。
2)微生物反应器
微生物反应器的容积为15L，设计全部由有机玻璃加工制作，通体可视。反应器下部设计为锥形，有利于微生物在底部集中。反应器底部还设计了曝气口，启动曝气泵后，对反应器里内的液体曝气，用于增加液体的溶解氧量，液体的溶解氧量可以通过反应器内溶解氧探头测得，并在PLC的触摸屏上显示，曝气量可根据溶解氧的大小进行调整。
反应器的右侧不同高度处设有出口阀，连接到下游装置。在底部有放空阀门，用于更换微生物制剂时的放空，在清洗罐的时候也用于放空清洗残留物。
反应器的入口管线上设计有加热装置，用于对进入反应器的液体加热，反应器内还设计有温度传感器，可随时监测反应器内部液体的温度，并在PLC的触摸屏上显示。
3)絮凝沉降罐
絮凝沉降罐的容积为15L，设计全部由有机玻璃制作，通体可视，底部为锥形。沉降罐设计有变速程控搅拌系统，由PLC控制。在沉降罐的上半部设计有两个加药口，用于向沉降罐内加入设定量的药剂。药剂的加入量由2台高精度计量泵分别控制，在系统的操作程序里面设定需要加入的药剂量和加药时间，计量泵可根据设定值向沉降罐里精确添加药剂。
4)出水罐
出水罐的容积为20L，设计全部由有机玻璃制作，通体可视。出水罐可存放1个处理周期内处理后的返排液，便于取样检测水质。
5)系统控制
系统设计全部采用PLC自动控制，配备触控面板。所有泵的启停，阀门的开关，包括流程的顺序进行，都由PLC控制，并且各个设备的运行时间和顺序均可通过触控面板及计算机进行设置和修改，实现高度可编辑和自动化。PLC还可和计算机连接通讯，将实验的数据传输到计算机，可为后期实验分析提供数据。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
1)本发明根据页岩气压裂返排液的污染特征，优选出联合处理方法，并进行模块化设计，可实现一次评价多种处理方法的联合处理效果，也可以评价不同处理方法组合方式的处理效果，为页岩气压裂返排液微生物处理方法效果的评价及菌株、药剂的筛选提供了有力的手段，填补了业界空白。
2)本发明装置所有探头、电磁阀、计量泵、加药泵均连接PLC控制系统，可以在PLC的控制下实现评价过程全自动控制无需人为干预，大幅提高了处理效果评价的效率。
3)本发明装置由有机玻璃制作而成，能清晰观察压裂返排液在整个装置中的处理过程，有利于处理程序的优选。
附图说明
附图是模块化页岩气压裂返排液微生物联合处理效果快速评价测试装置的结构示意图。
附图中1 储液罐，2计量泵，3加热套管，4微生物反应器，5溶解氧探头，6温度探头，7絮凝沉降罐，8高精度加药泵，9曝气泵，10大范围变速搅拌装置，11出水罐，12 PLC控制器。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
参看附图。
模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，由储液罐（1）、计量泵（2）、加热套管（3）、微生物反应器（4）、溶解氧探头（5）、温度探头（6）、絮凝沉降罐（7）、高精度加药泵（8）、曝气泵（9）、大范围变速搅拌装置（10）、出水罐（11）和PLC控制器（12）组成，其特征在于，所述储液罐（1）下部通过管路连接计量泵（2），计量泵出口管线包裹加热套管（3）并连接到微生物反应器（4）；微生物反应器出口连接絮凝沉降反应器（7）；絮凝沉降罐出口连接出水罐（11）；装置所有探头、电磁阀、计量泵、加药泵均连接PLC控制系统（12）；所述微生物反应器（4）内置溶解氧探头（5）和温度探头（6），下部连接曝气泵（9）；所述絮凝沉降反应器（7）具备两套配备高精度加药泵（8）的加药装置，内部具有大范围变速搅拌装置（10）。
需处理的页岩气压裂返排液盛装在储液罐（1）中，通过计量泵（2），经过加热套管（3）进入微生物反应器（4），加热温度由温度探头（6）测量，并有PLC控制；在微生物反应器（4）（可盛装各类活性污泥及颗粒污泥）中，经过曝气泵（9）曝气处理，曝气量由溶解氧探头（5）测量，并有PLC控制；返排液在微生物反应器中处理一个周期（时间可由PLC控制及设定）后，通过PLC开启电磁阀进入絮凝沉降罐（7），絮凝沉降罐有两套由高精度加药泵（8）控制的加药系统，可以同时加入不同种类的生物絮凝剂，加药量由PLC控制；加入絮凝剂后，通过大范围变速搅拌装置（10），经过不同的变速搅拌程序，返排液处理完成后，通过PLC开启电磁阀进入出水罐（11）。

Claims (4)

1.模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，由储液罐（1）、计量泵（2）、加热套管（3）、微生物反应器（4）、溶解氧探头（5）、温度探头（6）、絮凝沉降罐（7）、高精度加药泵（8）、曝气泵（9）、大范围变速搅拌装置（10）、出水罐（11）和PLC控制器（12）组成，其特征在于，所述储液罐（1）下部通过管路连接计量泵（2），计量泵出口管线包裹加热套管（3）并连接到微生物反应器（4）；微生物反应器出口连接絮凝沉降反应器（7）；絮凝沉降罐出口连接出水罐（11）；装置所有探头、电磁阀、计量泵、加药泵均连接PLC控制系统（12）；所述微生物反应器（4）内置溶解氧探头（5）和温度探头（6），下部连接曝气泵（9）；所述絮凝沉降反应器（7）具备两套配备高精度加药泵（8）的加药装置，内部具有大范围变速搅拌装置（10）。
2.如权利要求1所述的模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，其特征在于，装置采用模块化设计，可以选择不同的组合方式：可先通过微生物反应器进行微生物处理，再通过絮凝沉降罐进行生物絮凝处理；也可以交换微生物反应器和絮凝沉降罐的位置，先进行生物絮凝处理，再进行微生物处理。
3.如权利要求1所述的模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，其特征在于，装置所有探头、电磁阀、计量泵、加药泵均连接PLC控制系统。
4.如权利要求1所述的模块化页岩气压裂返排液微生物处理效果快速评价装置，其特征在于，整套装置由有机玻璃制作而成，能清晰观察压裂返排液在整个装置中的处理过程。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104108833A (zh) * 2014-07-14 2014-10-22 四川大学 一种压裂返排液的物化生化组合处理方法
CN104692564A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 中国石油天然气股份有限公司 一种压裂返排液重复利用方法及处理装置

Patent Citations (2)

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