CN107365008A - 一种车载式压裂返排废弃液处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车载式压裂返排废弃液处理系统。主要解决了现有返排的压裂废液处理方式容易造成严重的环境污染的问题。其特征在于：所述旋流除砂器依次连接水力旋流器、微电解氧化器、缓冲箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器；所述絮凝气浮/离心器依次连接缓冲箱B、提升泵C、双层滤料过滤器；所述双层滤料过滤器依次连接线盒膜过滤器、净化水及反冲洗箱、回用水箱；旋流除砂器还分别连接污渣罐和污油回收罐；所述污渣罐依次连接提升泵E、二相离心机；二相离心机还连接水力旋流器入口管线；水力旋流器、微电解氧化器、絮凝气浮/离心器还连接污渣罐入口管线。该装置能现场就地有效处理返排压裂废液，使处理后的水回用，避免环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及油田压裂返排液处理技术领域，尤其涉及一种车载式压裂返排废弃液处理系统。
背景技术
压裂已成为油田增产的主要措施之一，并得到各个油田的普遍应用。大庆油田及外围油田，以及外部开发市场每年要进行4000到5000余井次的压裂施工，每口井在压裂过程中需要使用大量的工作液（压裂液）造缝、携砂，施工作业完成后，为了降低压裂液对地层的伤害，裂缝闭合后破胶的压裂液（废液）应及时返排，平均返排量占总液量30%以上。返排的压裂废液体系构成极为复杂，除了原压裂液体系含有的已经降解增稠剂和众多的添加剂外，还含有大量的固体微粒，如粉砂、粘土微粒及胶体微粒，以及分散和乳化的石油类物质。若不经处理而外排，一是会使水中溶解氧含量降低，有毒物质浓度增高，造成土地盐碱化和农作物减产；二是若将废液排入湖泊，对水生生物构成很大威胁，并且有毒物质在生物体内有累积作用，最终会危害人类的身心健康。目前，因无有效的处理方法，几乎国内各油田都采取在油田边远地区挖池堆土进行集中存放。因此，压裂返排废液已被公认为是油田环境污染源之一。
随着国家环境保护法有效执行和人们对环境保护意识的增强，油水井压裂作业返排废液的处理，日益受到国内各油田的重视。由于各大油田压裂作业产生的返排液点多面广、污染源分散、排放量大。其中含有的胍胶、甲醛、石油类及各种添加剂，使压裂液具有高COD、高稳定性、高粘度、高毒性等特点。返排液COD降解难度较大，特别是一些亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。因此寻找可行的达标处理车载式撬装装置，实现灵活运输及压裂作业返排废液的就地处理，已然成为解决油田实际生产的重要问题。
发明内容
本发明在于克服背景技术中存在的现有返排的压裂废液处理方式容易造成严重的环境污染的问题，而提供一种车载式压裂返排废弃液处理系统，该系统能够现场就地有效的处理返排的压裂废液，并使处理后的水回用，避免排放的压裂废液污水造成环境污染，达到绿色环保压裂施工作业的零污染及零排放。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种车载式压裂返排废弃液处理系统，包括来水缓冲罐，所述来水缓冲罐通过提升泵A接旋流除砂器，所述旋流除砂器依次连接水力旋流器、微电解氧化器、缓冲箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器；所述絮凝气浮/离心器依次连接缓冲箱B、提升泵C、双层滤料过滤器；所述双层滤料过滤器依次连接线盒膜过滤器、净化水及反冲洗箱、回用水箱；旋流除砂器还依次连接污渣罐、提升泵E、二相离心机；二相离心机还连接水力旋流器入口管线；水力旋流器、微电解氧化器、絮凝气浮/离心器还分别连接污渣罐入口管线。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该车载式压裂返排废弃液处理系统，能够现场就地有效的处理压裂返排废液，并使处理后的水回用，避免污水的排放造成的环境污染，达到绿色环保压裂施工作业的零污染及零排放，处理后的水质可达到配制压裂液用水的标准，实现资源化再利用及无害化绿色环保生产。橇装车载式压裂返排液处理成套装置，适用于瞬间排水、临时性的污水排放处理，可以间断运行，也可以连续运行，以及起停方便的实用性和优点；另外，油田开发油井比较分散，针对这种情况的压裂作业，采用橇装车载式压裂返排液处理成套装置具有其灵活性、方便运输及适应及时处理的需求，更重要的一点是解决建设固定处理站所涉及的废液运输，以及工程投资高等问题，能够更加灵活的满足油田零污染及零排放绿色环保压裂施工作业的需要；再有该发明橇装车载式压裂返排液处理系统，也可以用于处理油田生产诸如压裂酸化废弃污水及洗井废弃污水等其它生产作业废弃污水的达标处理，因而具有适应性强和应用范围广的特点。
附图说明：
附图1本发明的车载式压裂返排废弃液处理系统示意图。
具体实施方式：
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，该车载式压裂返排废弃液处理系统，包括来水缓冲罐，所述来水缓冲罐通过提升泵A接旋流除砂器，旋流除砂器依次连接水力旋流器、微电解-Fenton氧化器、缓冲箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器，所述絮凝气浮/离心器依次连接缓冲箱B、提升泵C、双层滤料过滤器；所述双层滤料过滤器依次连接线盒膜过滤器、净化水及反冲洗箱、回用水箱；所述净化水及反冲洗箱底部管线通过提升泵D分别连接到线盒膜过滤器、双层滤料过滤器；线盒膜过滤器、双层滤料过滤器还通过反冲洗排水管线连接到水力旋流器入口管线；旋流除砂器还依次连接污渣罐、提升泵E、二相离心机；所述旋流除砂器及水力旋流器还分别连接污油回收罐；二相离心机还连接水力旋流器入口管线；水力旋流器、微电解-Fenton氧化器、絮凝气浮/离心器还分别连接污渣罐入口管线；微电解-Fenton氧化器连接加药装置A、加药装置B；絮凝气浮/离心器入口管线连接加药装置C。所述微电解-Fenton氧化器采用微电解氧化及Fenton氧化组成的氧化器，COD去除率在30%-60%之间，微电解对大部分废水，可去除90%-100%色度。
该车载式压裂返排废弃液处理系统分为4个撬体：由来水缓冲罐、提升泵A、旋流除砂器、水力旋流器组成来水粗分离处理撬；由微电解-Fenton氧化反应器、缓冲水箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器组成化学破胶及气浮撬；由缓冲水箱B、提升泵C、双层滤料过滤器、线盒膜过滤器、净化水及反冲洗水箱C、提升泵D组成过滤净水撬；由污渣罐、污油回收罐、提升泵E、二相离心机、加药装置A、加药装置B、加药装置C组成加药及污渣处理橇。
所述旋流除砂器为大庆油田工程有限公司生产旋流除砂器 (由大庆油田有限责任公司申请的“一种多相旋流除砂装置”，申请号为201410300864.5)；所述液-固-液水力旋流器，切向入口的切向流速为6～9m/s，单管处理量为4.5m3/h，锥管段的锥度为3°，长度为700mm；使用该液-固-液水力旋流器旋流器，一方面因增加了切向入口流体的切向速度，而增加了油水分离所需的离心加速度；另一方面锥管段的锥度及长度的增加，同样也使被处理的流体在旋流管中的流速增大，而达到离心加速度的增大，更有利于油水分离。从整体上增加了离心加速度进而提高了油水分离的效果，同时也提高了单管旋流器的处理量，使处理量增加近二分之一。
利用该车载式压裂返排废弃液处理系统处理压裂返排废弃液时，从地下返出的压裂返排液进入来水缓冲罐，经提升泵A提升进入旋流除砂器，去除压裂返排液中大量颗粒相对较大的杂质，旋流除砂装置分离出的颗粒杂质进入污渣罐储存，分离出来的污水利用其余压进入液固液水力旋流器进行二次油、水、杂质三相分离；液固液水力旋流分离出少量固体颗粒进入污渣罐，分离出油份及水分别进污油回收罐和微电解-Fenton氧化器；进入该微电解反应器后，在微电池产生微电场的作用下，污水中分散的胶体颗粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用后，首先使压裂返排液水中的COD降低；其次是利用铁的还原作用可使一些有机物由大分子分解为小分子，最后是从阳极得到的Fe2+在有氧和碱性条件下，会生成Fe(OH)2和Fe(OH)3，生成的Fe(OH)3可水解生成Fe(OH)2+、Fe(OH)2 +等络离子，具有很强的絮凝功能，吸附水中不溶性物质，起铁离子的络合作用使污水得到净化。
经过微电解处理后的压裂返排液再进入后续是Fenton装置进行氧化反应，同时通过加药装置A、加药装置B投加H2O2与催化剂Fe2+离子构成的氧化体系为Fenton试剂，经过Fenton氧化处理后的水在该装置中经过沉淀做进一步的沉降分离，得到的净化水依靠重力进入缓冲水箱A，其中微电解-Fenton氧化器产生的沉淀物进入污渣罐；缓冲水箱A中的水经提升泵B进入絮凝气浮/离心器，同时在入口管线中使用加药装置C投加浮选剂进行气浮或者离心分离；絮凝气浮或离心装置分离出的水进入缓冲水箱B，絮凝气浮或离心装置上部分离出的浮渣进入污渣罐；缓冲水箱B中的水经提升泵C提升依次进入压力双层滤料过滤器及线盒膜过滤器进行过滤；经线盒膜过滤器过滤后的出水达到配制压裂液用水的标准，进入净化水及反洗水箱；进入净化水及反洗水箱的水一方面可以再回用，另一方面经提升泵D提升可分别进入压力双层滤料过滤器及线盒膜过滤器进行过滤器的反冲洗再生；压力双层滤料过滤器及线盒膜过滤器反冲洗再生过程排出的水可通过管线进入水力旋流器进行再处理。
污渣罐中储存的污渣经提升泵E提升进入二相离心机进行离心脱水，二相离心机分离出的含水率较低的固相残渣集中外运污泥处理站，分离出的液相则进入水力旋流器进行再处理，完成整个流程的连续处理，从而实现该装置的现场就地有效处理和处理后的水回用配制压裂液，避免污水的排放污染环境的危害，达到绿色环保压裂施工作业的零污染及零排放，污水的资源化再利用的目的。
压裂返排液首先进入旋流除砂单元，分离出颗粒泥砂，其出水再进入水力旋流单元进行二次分离出少量固体颗粒及油份，其中分离出的水相进入微电解-Fenton氧化进行化学破胶单元，利用氧化还原作用、络合作用等对压裂返排液污水进行破胶、絮凝；完成破胶、絮凝产生的污水再进入气浮/离心单元后利用微小气泡的粘附作用及离心作用，将产生的比重较小的絮体污染物去除，最后再经过滤单元做进一步的处理，保证出水水质达到配制压裂液用水的标准。
该车载式压裂返排废弃液处理系统处理后的水质可达到油田污水回注水水质控制指标要求，或GB8978-1996《污水综合排放标准》，实现废液再利用的无害化处理，确保油田无污染排放，绿色环保生产。
Claims (7)
1.一种车载式压裂返排废弃液处理系统，包括来水缓冲罐，所述来水缓冲罐通过提升泵A接旋流除砂器，其特征在于：所述旋流除砂器依次连接水力旋流器、微电解氧化器、缓冲箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器；所述絮凝气浮/离心器依次连接缓冲箱B、提升泵C、双层滤料过滤器；所述双层滤料过滤器依次连接线盒膜过滤器、净化水及反冲洗箱、回用水箱；旋流除砂器还依次连接污渣罐、提升泵E、二相离心机；二相离心机还连接水力旋流器入口管线；水力旋流器、微电解氧化器、絮凝气浮/离心器还分别连接污渣罐入口管线。
2.根据权利要求1所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：所述净化水及反冲洗箱底部管线通过提升泵D依次连接到线盒膜过滤器、双层滤料过滤器；线盒膜过滤器、双层滤料过滤器还通过反冲洗排水管线连接到水力旋流器入口管线。
3.根据权利要求1所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：所述旋流除砂器及水力旋流器还分别连接污油回收罐。
4.根据权利要求1所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：微电解氧化器连接加药装置A、加药装置B；絮凝气浮/离心器入口管线连接加药装置C。
5.根据权利要求1至4所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：由来水缓冲罐、提升泵A、旋流除砂器、水力旋流器组成来水粗分离处理撬；由微电解氧化反应器、缓冲水箱A、提升泵B、絮凝气浮/离心器组成化学破胶及气浮撬；由缓冲水箱B、提升泵C、双层滤料过滤器、线盒膜过滤器、净化水及反冲洗水箱C、提升泵D组成过滤净水撬；由污渣罐、污油回收罐、提升泵E、二相离心机、加药装置A、加药装置B、加药装置C组成加药及污渣处理橇。
6.根据权利要求1至4所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：所述微电解氧化器为微电解-Fenton氧化器，由微电解氧化及Fenton氧化组成的氧化器。
7.根据权利要求1至3所述的一种车载式压裂返排废弃液处理系统，其特征在于：所述水力旋流器为液-固-液水力旋流器，切向入口的切向流速为6～9m/s，单管处理量为4.5m3/h；锥管段的锥度为3°，长度为700mm。
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