CN114560579A - 一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺，涉及水处理技术领域。包括底板和传送机构，包括重力隔油罐、调节池，气浮系统、混凝沉淀系统、浸没式超滤系统、杀菌消毒系统、污泥脱水系统、高压回注系统和油品储罐。所述重力隔油罐、调节池，气浮系统、混凝沉淀系统、浸没式超滤系统、杀菌消毒系统。本发明对采出水预处理，利用隔油罐进行除油，满足采出水和压裂返排液的混合要求，对采出水和压裂返排液中含有大分子胶类有机物，采用同时投加低温型破胶剂和混凝剂，对沉淀池产水直接过滤，省去砂滤系统，将含有密度较小有机物、无机杂质去除，降低了除油负荷，大幅提高过滤精度、去除杂质、处理稳定性和处理效果。

Description

一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺。

背景技术

在天然气开采过程中，随着气藏压力的降低，地层水会逐渐入侵地藏并伴随天然气一道被采出。随天然气采出而产生的地层水成为气井采出水。采出水主要含有悬浮物、有机物、结构性离子，地层中所携带出来的各种盐类、气体等。

压裂返排液为压裂施工完成后，从井口返回到地面的液体，通常为无色或淡黄色，具有一定的刺激性气味，成分复杂，含有大量的稠化剂(常为胍胶)、交联剂及其他化学添加剂。压裂返排液具有高盐(主要为氯化钠)、高COD、高黏度和难降解的特性，直接排放会造成土壤板结、盐碱化，地表水和地下水污染，造成严重的环境污染和生态破坏，压裂返排液已成为油、气田主要污染物之一。

采出水和压裂返排液处理常用的方法有：(1)自然蒸发：将废水储存在晾晒池中，自然蒸发干化。这种处理方式适用性广，但是耗时长，有可能造成二次污染。(2)回注：将压裂返排液收集后进行简单的絮凝、氧化等预处理后进行回注。该方法但受到地层条件限制，废水回注受限，且很难处理达标。(3)焚烧：这种方式虽然可以在一定程度上控制污染物的排放，但能耗大，每处理1吨废水需消耗电能3000kw或消耗蒸汽1950kg，且会造成大气污染。

随着国家对环保的重视程度的提高，采出水和压裂返排液等油气田废水的处理程度及要求也在不断提高，通常需要达到《污水综合排放标准》或地方相应处理回注标准，有些地区可能要求达到《地表水环境质量标准》中三类水标准。

发明内容

针对采出水与传统压裂返排液水质复杂，处理效果差，无法稳定达到回注水质要求的问题，提供一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺。

一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺，包括：

(1)采出水首先进入重力隔油罐，利用油水密度差进行油水分离，隔油罐中浮油收集至油品储罐进行回收利用，隔油罐产水中石油类含量小于100mg/L，进入调节池进行水质水量的调节，并与压裂返排液充分混合；

(2)压裂返排液通过罐车或管道进入调节池与采出水混合，总停留时间不低于4d；

(3)混合后的采出水和压裂返排液首先进入气浮装置，通过投加低温型破胶剂和混凝剂，使采出水和压裂返排液发生破胶及混凝反应，用以去除悬浮物、胶体、大分子有机物、石油类等，气浮产水石油类含量小于10mg/L；

(4)气浮产水进入到混凝沉淀系统，通过投加混凝剂和絮凝剂，用以进一步去除废水中悬浮物和胶体物质，沉淀池出水悬浮物含量小于20mg/L，石油类含量小于10mg/L；

(5)混凝沉淀池产水进入浸没式超滤进行精密过滤，浸没式超滤采用PVDF有机超滤膜，对废水中的细小颗粒、细菌以及大分子有机物等做精密过滤去除，浸没式超滤产水浊度小于0.5NTU，产水粒度中值小于5μm；

(6)浸没式超滤系统产水进入杀菌消毒系统进行杀菌处理，通过投加次氯酸钠消毒剂，接触时间＞1.0h，确保杀菌消毒系统产水铁细菌、硫细菌等微生物指标满足回注要求，通过回注系统进行达标回注；

(7)气浮系统和混凝沉淀系统产出的污泥进入污泥脱水系统，采用高压隔膜压滤机进行压滤脱水，脱水后的污泥含水率降低至70％以下，外运处置。

有益效果

(1)本工艺对采出水预处理，利用隔油罐进行除油，满足采出水和压裂返排液的混合要求，同时降低后续工艺的除油负荷；

(2)本工艺针对采出水和压裂返排液中含有大分子胶类有机物，采用同时投加低温型破胶剂和混凝剂，可以高效的去除废水中的悬浮物和大分子有机物；

(3)采用浸没式超滤系统对沉淀池产水直接过滤，省去砂滤系统，缩短工艺流程的同时和大幅提高了过滤精度，可以确保产水达到回注要求；

(4)本工艺采用气浮+混凝沉淀的两级除浊工艺，将含有有机物等密度较小的污泥在气浮系统进行高效去除，无机杂质颗粒则在混凝沉淀系统内去除，可大幅提高整个系统的处理稳定性和处理效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明实施例提供一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺，包括：

请参阅图1，本发明实施例提供一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺，用于将采出水和压裂返排液进行高效处理与达标回注。

采出水首先进入重力隔油罐，利用油水密度差进行油水分离，隔油罐中浮油收集至油品储罐进行回收利用，隔油罐产水中石油类含量小于100mg/L，进入调节池进行水质水量的调节，并与压裂返排液充分混合；

压裂返排液通过罐车或管道进入调节池与经隔油罐预处理后的采出水混合，在调节池内总停留时间不低于4d；

均质均量后的采出水和压裂返排液首先进入气浮装置，通过投加低温型破胶剂和混凝剂，使采出水和压裂返排液发生破胶及混凝反应，用以去除悬浮物、胶体、大分子有机物、石油类等，低温型破胶剂投加量为50～100mg/L，混凝剂的投加量为400～1000mg/L，气浮产水石油类含量小于10mg/L，悬浮物小于50mg/L；

气浮产水进入到混凝沉淀系统，通过投加混凝剂和絮凝剂，用以进一步去除废水中悬浮物和胶体物质，混凝剂投加量100～300mg/L，絮凝剂投加量为5～10mg/L，混凝沉淀池出水悬浮物含量小于20mg/L，石油类含量小于10mg/L；

混凝沉淀池产水进入浸没式超滤进行精密过滤，浸没式超滤采用PVDF有机超滤膜，对废水中的细小颗粒、细菌以及大分子有机物等做精密过滤去除，浸没式超滤产水通量15～25LMH，产水浊度小于0.5NTU，产水粒度中值小于5μm；

浸没式超滤系统产水进入杀菌消毒系统进行杀菌处理，通过投加次氯酸钠消毒剂，投加量为15～30mg/L，接触时间0.5～1.0h，确保杀菌消毒系统产水铁细菌、硫细菌等微生物指标满足回注要求，通过回注系统进行达标回注；

气浮系统和混凝沉淀系统产出的污泥进入污泥脱水系统，采用高压隔膜压滤机进行压滤脱水，过滤压力0.8～1.0M怕，脱水后的污泥含水率降低至70％以下，外运处置。

实施例：

本实施例提供了一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺来处理压裂返排液。

某采出水，流量Q＝20m³/h，TDS＝46000mg/L，COD＝1800mg/L，Ca²⁺＝680mg/L，Mg²⁺＝160mg/L，Cl^-＝21000mg/L，SO₄ ^2-＝6500mg/L，浊度＝80NTU，色度＝600倍，石油类＝670mg/L。

某压裂返排液，流量Q＝25m³/h，TDS＝13000mg/L，COD＝2600mg/L，Ca²⁺＝400mg/L，

Mg²⁺＝50mg/L，Cl^-＝6000mg/L，SO₄ ^2-＝1200mg/L，浊度＝330NTU，色度＝1400倍，石油类＝30mg/L。

一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺，包括如下步骤：

采出水首先进去重力式隔油罐进行重力除油，去除效果如表1所示。

表1

采出水与压裂返排液混合后进入气浮装置，通过向气浮系统中投加破胶剂120mg/L，混凝剂600mg/L，进行浊度、色度和大分子有机物的去除。去除效果如表2所示。

表2

气浮产水排至混凝沉淀系统进行进一步的沉淀处理。混凝沉淀系统采用高密池，通过投加聚合氯化铁150mg/L、PAM 6.0ng/L进行混凝沉淀，最终处理效果如表3。

表3

气浮及混凝沉淀系统产泥量4.5t/h，污泥含水率98％。通过隔膜压滤机进行高压脱水，进料压力0.8Mpa，保压时间4.0h，脱水泥饼含水率小于70％，外运处置。

混凝沉淀产水进入浸没式超滤系统进行精密过滤，超滤膜通量20MLH，过滤效果如表4：

表4

经浸没式超滤过滤后，废水中悬浮物、浊度等指标均达到回注要求，为进步一控制废水中微生物的含量，在杀菌消毒系统中投加次氯酸钠20mg/L，水力停留时间1.2h，产水微生物指标如表5：

表5

使用上述的一种同步处理采出水和压裂返排液的系统及工艺来处理采出水和压裂返排液，处理后的产水完全满足油气田废水回注标准，利用高压回注系统进行达标回注。

Claims (5)

1.一种同步处理采出水和压裂返排液的系统，其特征在于，包括重力隔油罐、调节池，气浮系统、混凝沉淀系统、浸没式超滤系统、杀菌消毒系统、污泥脱水系统、高压回注系统和油品储罐。所述重力隔油罐、调节池，气浮系统、混凝沉淀系统、浸没式超滤系统、杀菌消毒系统依次顺序连接，重力隔油罐与油品储罐连接，气浮系统、混凝沉淀系统与污泥脱水系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种同步处理采出水和压裂返排液的系统，其特征在于，所述气浮系统采用加压溶气气浮系统，回流比20％～30％，溶气水采用气浮产水。

3.根据权利要求1所述的一种同步处理采出水和压裂返排液的系统，其特征在于，气浮系统中同步投加破胶剂和混凝剂，破胶剂采用低温型破胶剂，混凝剂采用铝盐或铁盐。

4.根据权利要求1所述的一种同步处理采出水和压裂返排液的系统，其特征在于，所述的混凝沉淀池采用高密度沉淀池，反应区投加混凝剂和絮凝剂，混凝剂采用铝盐或铁盐，絮凝剂采用阴离子型PAM。

5.根据权利要求1所用的一种同步处理采出水和压裂返排液工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采出水首先进入重力隔油罐，利用油水密度差进行油水分离，隔油罐中浮油收集至油品储罐进行回收利用，隔油罐产水中石油类含量小于100mg/L，进入调节池进行水质水量的调节，并与压裂返排液充分混合；

(2)压裂返排液通过罐车或管道进入调节池与采出水混合，总停留时间不低于4d；

(3)混合后的采出水和压裂返排液首先进入气浮装置，通过投加低温型破胶剂和混凝剂，使采出水和压裂返排液发生破胶及混凝反应，用以去除悬浮物、胶体、大分子有机物、石油类等，气浮产水石油类含量小于10mg/L；

(4)气浮产水进入到混凝沉淀系统，通过投加混凝剂和絮凝剂，用以进一步去除废水中悬浮物和胶体物质，沉淀池出水悬浮物含量小于20mg/L，石油类含量小于10mg/L；

(5)混凝沉淀池产水进入浸没式超滤进行精密过滤，浸没式超滤采用PVDF有机超滤膜，对废水中的细小颗粒、细菌以及大分子有机物等做精密过滤去除，浸没式超滤产水浊度小于0.5NTU，产水粒度中值小于5μm；

(6)浸没式超滤系统产水进入杀菌消毒系统进行杀菌处理，通过投加次氯酸钠消毒剂，接触时间＞1.0h，确保杀菌消毒系统产水铁细菌、硫细菌等微生物指标满足回注要求，通过回注系统进行达标回注；

(7)气浮系统和混凝沉淀系统产出的污泥进入污泥脱水系统，采用高压隔膜压滤机进行压滤脱水，脱水后的污泥含水率降低至70％以下，外运处置。

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