CN109081482A - 一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，涉及环保水处理技术领域。本发明包括水预处理橇、电解橇以及电解产品处理橇；电解橇包括次氯酸钠发生器，次氯酸钠发生器的加料口处设有加料管道，加料管道与软水罐、氯化钠储罐之间通过管道连通，加料管道与软水罐之间的管道上设有用于输送软水的第一配水泵，加料管道与氯化钠储罐之间的管道上设有用于输送盐水的第二配水泵；电解产品处理橇包括次氯酸钠储罐以及用于排放氢气的排气装置，次氯酸钠储罐的出料口处连接有带有投加泵的投料管。本发明的提供的装置橇具有便于拆卸，可实现整车拉运，且其占地空间小、便拆卸，便于灵活设置的特点，可适用于不同的地区。

Description

一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇

技术领域

本发明涉及环保水处理技术领域，更具体的是涉及一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇。

背景技术

压裂作业是页岩油气等非常规油气资源增产的一项主要措施，它是利用压裂车组以高压将压裂液注入地层并形成裂缝，从而显著改善地层的导流能力，使油气资源顺利产出，达到增产的目的。

压裂液中添加了大量的化学药剂，包括稠化剂、破胶剂、交联剂、助排剂、缓冲剂等水处理剂，经过与地层的反应，返排至地面的液体称为压裂返排液。其具有粘度大、稳定性高、悬浮物多、矿化度高、成分复杂以及细菌超标等特点，若不进行妥善处理，对井场周边的土壤环境和水资源环境将造成极大的污染和破坏。

目前，页岩油气压裂返排液的处理装置的功能还不够完善，由于压裂返排液成分的复杂性和多样性以及现场施工困难，现有装置普遍存在以下问题：1.装置可移动性差，难以在施工现场搬运，不适合开发页岩油气实际生产的需要；2.采用定点建设污水处理系统，但由于页岩气开发多地区，多井次的特性，污水不能及时处理，且产生污水拉运等新的问题；3.污水处理设备日处理方量太小，不能满足页岩气开发中产生返排液处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇以解决目前的处理设备存在可移动性差、占地面积大、处理量小以及处理成本较高的问题，此外亦用来解决目前压裂返排液中细菌超标的问题。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，包括水预处理橇、电解橇以及电解产品处理橇，所述水预处理橇包括通过管道依次连接的补水泵、石英砂罐、活性炭罐、软水器以及软水罐，所述水预处理橇还包括氯化钠储罐，所述软水器与氯化钠储罐通过管道连通；所述电解橇包括次氯酸钠发生器，所述次氯酸钠发生器的加料口处设有加料管道，所述加料管道与软水罐、氯化钠储罐之间通过管道连通，所述加料管道与软水罐之间的管道上设有用于输送软水的第一配水泵，所述加料管道与氯化钠储罐之间的管道上设有用于输送盐水的第二配水泵；所述电解产品处理橇包括次氯酸钠储罐以及用于排放氢气的排气装置，所述次氯酸钠发生器的出料口与次氯酸钠储罐之间通过管道连通，所述次氯酸钠储罐处通过带有离心风机的管道与外部连通，所述次氯酸钠储罐还设有排气管，所述次氯酸钠储罐的出料口处连接有带有投加泵的投料管。

在本发明较佳的实施例中，所述水预处理橇上还设有清洗系统，所述清洗系统包括盛有酸性清洗液的酸洗桶，所述酸洗桶与石英砂罐、活性炭罐通过带有酸洗泵的管道连通。

在本发明较佳的实施例中，还包括用于排放污水的排污总管，所述氯化钠储罐、次氯酸钠储罐均设置有溢流管，所述次氯酸钠储罐的溢流管、氯化钠储罐的溢流管均与排污总管连通；所述石英砂罐、活性炭罐、软水器、加料管道、第二配水泵与氯化钠储罐之间的管道、投加泵与次氯酸钠储罐之间的管道均通过排污管与排污总管连通，且排污管上设有开关阀。

在本发明较佳的实施例中，所述氯化钠储罐的出料口与软水器的进水口处的阀门通过吸盐管连接，所述吸盐管上设有射流泵。

在本发明较佳的实施例中，加料管道、次氯酸钠发生器与次氯酸钠储罐之间的管道上均设有取样阀。

在本发明较佳的实施例中，补水泵与石英砂罐的之间的管道上设有稳压罐。

在本发明较佳的实施例中，稳压罐与石英砂罐之间的管道上设有原水过滤器。

在本发明较佳的实施例中，次氯酸钠储罐的内部还设有用于监测氢气浓度的氢气探测器。

在本发明较佳的实施例中，次氯酸钠发生器为无隔膜式次氯酸钠发生器。

在本发明较佳的实施例中，水预处理橇上还设有控制柜，所述控制柜内设有PLC控制系统，所述PLC控制系统与水预处理橇、电解橇以及电解产品处理橇上的装置电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提供的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇由水预处理橇、电解橇以及电解产品处理橇组成，水预处理橇的石英砂罐、活性炭罐以及软化器等多介质过滤装置将外部水源中的杂质和钙镁离子进行清除，得到用以配置电解溶液的软水，在电解橇上通过第一配水泵和第二配水泵的作用可将软水罐中的软水与氯化钠储罐中的饱和食盐水在加料管道中以一定的比例进行混合，在此过程中可通过取样阀抽取加料管道中的氯化钠溶液进行检测，以保证最终杀菌液的质量标准，然后在投加泵的作用下定量加入至压裂液返排液中，且其在压裂液返排液中的硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌去除率达90％，处理后的水质满足压裂施工压裂液配置用水指标，处理后的水能够循环利用，减少水资源消耗，降低对环境的影响。此外，本发明的提供的装置橇具有便于拆卸，可实现整车拉运，且其占地空间小、便拆卸，便于灵活设置的特点，可适用于不同的地区。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明提供的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇的结构示意图；

图2是本发明提供的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇的俯视图；

图3是本发明提供的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇的工作流程图。

附图标记：1-水预处理橇，2-电解橇，3-电解产品处理橇，4-拍污总管，11-补水泵，12-稳压罐，13-原水过滤器，15-石英砂罐，16-活性炭罐，17-酸洗桶，18-酸洗泵，21-次氯酸钠发生器，22-氯化钠储罐，23-软水器，24-软水罐，31-次氯酸钠储罐，33-排气扇，35-投加泵，210-加料管道，211-取样阀，241-第一配水泵，221-第二配水泵，323-离心风机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

请参照图1、图2以及图3，本实施例提供一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其主要包括水预处理橇1、电解橇2以及电解产品处理橇3。

其中水预处理橇1包括通过管道依次连接的补水泵11、石英砂罐15、活性炭罐16、软水器23以及软水罐24。补水泵11抽取外部的河水或井水并通过管道将依次输送至石英砂罐15、活性炭罐16以及软水器23中进行逐步处理，其中石英砂罐15以石英砂作为过滤介质，在一定的压力下将浊度较高的外部水源通过一定厚度的石英砂层，石英砂层能有效的截留出去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，从而达到降低水浊度、净化水质效果。外部水源经过石英砂罐15的初步处理后被输送至活性炭罐16，活性炭罐16能进一步去除外部水源中的大分子有机物、铁氧化物、余氯等物质。然后外部水源进入软化器中进行离子交换，具体地，软化器装有软化剂树脂，这种离子交换树脂上有软性矿物质钠，可以与溶解在水中的钙、镁等硬性矿物质发生离子交换反应，而钠不会以水垢的形式堆积在物体表面上，从而降低水源中的钙镁离子的含量，以防止后续设备中产生水垢从而影响设备的正常运行。此外，水预处理橇1还包括氯化钠储罐22，其中软水器23与氯化钠储罐22通过管道连通，软水器23中的净水一部分进入软水罐24中进行储存，另一部分进入氯化钠储罐22用以配置饱和食盐水。

电解橇2包括次氯酸钠发生器21，次氯酸钠发生器21的加料口处设有加料管道210，加料管道210与软水罐24、氯化钠储罐22之间通过管道连通，加料管道210与软水罐24之间的管道上设有用于输送软水的第一配水泵241，加料管道210与氯化钠储罐22之间的管道上设有用于输送盐水的第二配水泵。具体地，第一配水泵241将软水罐24中的水与第二配水泵中输送的饱和食盐水按照一定比例在减料管道中进行混合，得到相应浓度和相应电导率的氯化钠溶液，然后输送至次氯酸钠发生器21中进行电解。其中混合溶液的电导率控制在48～52ms/cm。

进一步地，本实施例中的次氯酸钠发生器21为无隔膜式次氯酸钠发生器21。无隔膜式次氯酸钠发生器21电解食盐水得到的杀菌溶液相对于隔膜式次氯酸钠发生器21，不仅没有氯酸盐等副产物，而且含有臭氧、双氧水等具有高效杀菌作用的成分，从而使得到的杀菌液具有更好的杀菌效果，此外还能够去除返排液中的色度和异味。

除此之外，次氯酸钠发生器21与外部电源通过整流器进行电连，整流器可以把交流电转化为直流电，从而实现次氯酸钠发生器21的电解食盐水过程。

在电解过程中次氯酸钠发生器21的阳极产生次氯酸钠，阴极产生氢气，次氯酸钠和氢气一并被输送至后续的电解产品处理橇3。其中电解产品处理橇3包括次氯酸钠储罐31以及用于排放氢气的排气装置，次氯酸钠发生器21的出料口与次氯酸钠储罐31之间通过管道连通，次氯酸钠储罐31处通过带有离心风机323的管道与外部连通，次氯酸钠储罐31还设有排气管，次氯酸钠储罐31的出料口处连接有带有投加泵35的投料管。进一步地，离心风机323向次氯酸钠储罐31中鼓入空气与电解产生的氢气进行混合，达到稀释氢气浓度的目的，从而保证生产设备和工作人员的安全。

进一步地，次氯酸钠储罐31的内部还设有用于监测氢气浓度的氢气探测器。氢气探测器可检测次氯酸钠储罐31中氢气的具体浓度，当氢气浓度过高时会发生预警，从而提示工作人员进行预防和后续操作。除此之外，在次氯酸钠储罐31的排气管处还设有排气扇33，以加速氢气的快速排放。

上述的石英砂罐15和活性炭罐16在对外部水源进行净化的过程中，其相应的过滤层会积累一定量的水垢，为了保证石英砂罐15和活性炭罐16正常工作，水预处理橇1上还设有清洗系统，清洗系统包括盛有酸性清洗液的酸洗桶17，酸洗桶17与石英砂罐15、活性炭罐16通过带有酸洗泵18的管道连通。酸洗桶17中的酸性溶液通过酸洗泵18输送至石英砂罐15和活性炭罐16中以去除其过滤层的水垢和其它杂质。

本实施例中的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇还包括用于排放污水的排污总管。具体地，氯化钠储罐22、次氯酸钠储罐31均设置有溢流管，次氯酸钠储罐31的溢流管、氯化钠储罐22的溢流管均与排污总管连通。氯化钠储罐22和次氯酸钠储罐31中储存着相应的溶液，为了保持一定液位设置相应的溢流管，以便液位超过时，多余的液体能迅速溢流排出至外界，溢流管与排污总管连通以便废液的处理。此外，石英砂罐15、活性炭罐16、软水器23、加料管道210、第二配水泵与氯化钠储罐22之间的管道、投加泵35与次氯酸钠储罐31之间的管道均通过排污管与排污总管连通，且排污管上均设有开关阀。石英砂罐15、活性炭罐16、软水器23需要定期进行酸洗和反洗，就会产生一定量的污水，此处可将相应的污水统一排至排污总管中。

进一步地，加料管道210上设有取样阀211，可对进入次氯酸钠发生器21中的氯化钠溶液的进行取样，以便于后续的检测和电解过程的启动。当加料管道210中的氯化钠溶液不符合电解标准的，将其排送至排污总管中。

除此之外，次氯酸钠发生器21与次氯酸钠储罐31之间的管道上亦设有取样阀211。次氯酸钠发生器21在电解的初始阶段，需要对次氯酸钠溶液的浓度以及杂质含量进行检测，通过取样阀211对次氯酸钠溶液进行抽样检测，当电解产生的次氯酸钠溶液不符合相应标准时被输送至排污总管中。

进一步地，氯化钠储罐22的出料口与软水器23的进水口处的阀门通过吸盐管连接，吸盐管上设有射流泵。软水器23中的树脂上积累了大量的钙镁离子时，其软化水源的效果不佳，需要进行反冲洗以及树脂再生处理，控制相应的阀门，氯化钠储罐22中的氯化钠溶液被吸入软化器中，氯化钠溶液中的钠离子替换树脂上积累的钙镁离子，从而实现树脂的再生过程。

进一步地，补水泵11与石英砂罐15的之间的管道上设有稳压罐12，稳压罐12起到调节系统压力波动的作用。较佳地，稳压罐12与石英砂罐15之间的管道上设有原水过滤器13。外部水源在进入石英砂罐15之前通过原水过滤器13的滤网可有效拦截外部水源中的颗粒杂质。

需要说明的是，水预处理橇1上还设有控制柜，控制柜内设有PLC控制系统，其中PLC控制系统与水预处理橇1、电解橇2以及电解产品处理橇3上的装置电性连接。具体的，上述的稳压罐12、活性炭罐16、石英砂罐15、氯化钠储罐22、次氯酸钠发生器21、氢气探测器、各个水泵以及各个管道上的阀门均与PLC控制系统电连。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，包括水预处理橇(1)、电解橇(2)以及电解产品处理橇(3)，

所述水预处理橇(1)包括通过管道依次连接的补水泵(11)、石英砂罐(15)、活性炭罐(16)、软水器(23)以及软水罐(24)，所述水预处理橇(1)还包括氯化钠储罐(22)，所述软水器(23)与氯化钠储罐(22)通过管道连通；

所述电解橇(2)包括次氯酸钠发生器(21)，所述次氯酸钠发生器(21)的加料口处设有加料管道(210)，所述加料管道(210)与软水罐(24)、氯化钠储罐(22)之间通过管道连通，所述加料管道(210)与软水罐(24)之间的管道上设有用于输送软水的第一配水泵(241)，所述加料管道(210)与氯化钠储罐(22)之间的管道上设有用于输送盐水的第二配水泵；

所述电解产品处理橇(3)包括次氯酸钠储罐(31)以及用于排放氢气的排气装置，所述次氯酸钠发生器(21)的出料口与次氯酸钠储罐(31)之间通过管道连通，所述次氯酸钠储罐(31)处通过带有离心风机(323)的管道与外部连通，所述次氯酸钠储罐(31)还设有排气管，所述次氯酸钠储罐(31)的出料口处连接有带有投加泵(35)的投料管。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述水预处理橇(1)上还设有清洗系统，所述清洗系统包括盛有酸性清洗液的酸洗桶(17)，所述酸洗桶(17)与石英砂罐(15)、活性炭罐(16)通过带有酸洗泵(18)的管道连通。

3.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，还包括用于排放污水的排污总管，所述氯化钠储罐(22)、次氯酸钠储罐(31)均设置有溢流管，所述次氯酸钠储罐(31)的溢流管、氯化钠储罐(22)的溢流管均与排污总管连通；所述石英砂罐(15)、活性炭罐(16)、软水器(23)、加料管道(210)、第二配水泵与氯化钠储罐(22)之间的管道、投加泵(35)与次氯酸钠储罐(31)之间的管道均通过排污管与排污总管连通，且排污管上设有开关阀。

4.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述氯化钠储罐(22)的出料口与软水器(23)的进水口处的阀门通过吸盐管连接，所述吸盐管上设有射流泵。

5.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述加料管道(210)、次氯酸钠发生器(21)与次氯酸钠储罐(31)之间的管道上均设有取样阀(211)。

6.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述补水泵(11)与石英砂罐(15)的之间的管道上设有稳压罐(12)。

7.根据权利要求6所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述稳压罐(12)与石英砂罐(15)之间的管道上设有原水过滤器(13)。

8.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述次氯酸钠储罐(31)的内部还设有用于监测氢气浓度的氢气探测器。

9.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述次氯酸钠发生器(21)为无隔膜式次氯酸钠发生器(21)。

10.根据权利要求1-10任一项所述的一种页岩气压裂返排液电解杀菌装置橇，其特征在于，所述水预处理橇(1)上还设有控制柜，所述控制柜内设有PLC控制系统，所述PLC控制系统与水预处理橇(1)、电解橇(2)以及电解产品处理橇(3)上的装置电性连接。