CN203200042U

CN203200042U - 多功能水质净化器

Info

Publication number: CN203200042U
Application number: CN 201320154683
Authority: CN
Inventors: 王永光; 陈燕南; 万用波; 吴萌; 渠迎锋; 台广锋; 黄书泉; 李强
Original assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2023-03-29

Abstract

本实用新型公开了一种多功能水质净化器，包括反应系统、检测系统、电控系统、排污系统、辅助系统，反应系统与所述排污系统连接；电控系统与所述检测系统、反应系统和排污系统电连接；辅助系统包括管路、泵、阀、支架。反应系统包括绝缘材质的电解槽，电解槽内设有极板，极板与电解槽的进口至出口的方向相垂直。极板设有自动倒极装置。设备占地面积小、结构操作简单、电解效率高，出水水质油田回用水的要求。

Description

多功能水质净化器

技术领域

本实用新型涉及一种多功能水质净化器，尤其是一种多功能水质净化器。采用本实用新型处理后的油田废水可作为二次配制压裂液、钻井液等油田回用水。

背景技术

页岩气、煤层气、致密砂岩气等各种非常规油气资源开采领域产生的油田废水一般含有石油类烃、增稠剂、杀菌剂、降阻剂等多种助剂，成分十分复杂，属于高COD、高盐份、高浊度的难处理废水。一般需要三个阶段来处理油田废水，第一阶段：预处理阶段，包括隔油除泥、絮凝沉淀等工序；第二阶段：主要处理阶段，包括氧化、电絮凝、电解等工序；第三阶段：深度处理阶段，包括精细过滤等工序。其中，各种油田废水处理工艺在第一阶段和第三阶段所使用的设备都大同小异，而且在市场上应用的已经十分广泛和成熟。因此，第二阶段的主要处理设备显得尤为关键，直接影响到油田废水处理的最终用途：外排、回注、资源化回收利用。

现有处理油田废水技术至少存在以下缺点：

现有技术处理后的油田废水主要用于外排或回注，没有实现资源化回收利用。

氧化法是通过向体系中加入氯气、次氯酸盐、双氧水等各种氧化剂，使有机物结构发生碳链裂解，最终氧化成水和二氧化碳，从而降低废水中COD值。氧化剂的成本较高，实际工程应用较少。

电絮凝是以铁铝等金属为阳极，在电场作用下金属溶解产生阳离子在进入水体中，与有机物发生氧化还原反应，同时絮凝沉降。电絮凝中的电解絮凝过程需要消耗较多铁和铝，因此，需要经常停工，更换极板。

而现有技术中同类的电解装置又存在以下缺点：

现有技术中进行倒极的电解装置，由于倒极极板频繁的处于氧化、还原状态，极板腐蚀情况严重，这是因为没有找到合适的材质。

现有技术中不倒极的电解装置，阴极表面会产生和附着很多碳酸钙等污垢，这些污垢对电解效率产生严重影响，需要定期拆卸极板，一般采用盐酸清洗。极板的清洗给维修带来麻烦，对正常生产带来不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种多功能水质净化器，利用这种装置可以降低废水粘度和COD、去除水中细菌和Ca²⁺、Mg²⁺离子等。并且能够最大限度的清除油田废水的有害成分，保留有用成分，出水水质能够满足回用的要求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的一种多功能水质净化器，包括反应系统、检测系统、电控系统、排污系统、辅助系统，所述反应系统与所述排污系统连接；

所述电控系统与所述检测系统、反应系统和排污系统电连接；

所述辅助系统包括管路、泵、阀、支架。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的一种多功能水质净化器，由于包括反应系统、检测系统、电控系统、排污系统、辅助系统，反应系统与所述排污系统连接；电控系统与所述检测系统、反应系统和排污系统电连接；辅助系统包括管路、泵、阀、支架。采用一体式组合系统，结构操作简单、出水水质能满足二次配制压裂液使用，实现油田废水资源化回收利用，极大提高效率，降低成本，保护了环境。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的多功能水质净化器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电解槽的剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例的原理示意图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

本实用新型的多功能水质净化器，其较佳的具体实施方式是：

包括反应系统、检测系统、电控系统、排污系统、辅助系统，所述反应系统与所述排污系统连接；

所述辅助系统包括管路、泵、阀、支架。

所述反应系统包括绝缘材质的电解槽，所述电解槽内设有极板，所述极板与所述电解槽的进口至出口的方向相垂直。

所述极板设有自动倒极装置。

所述极板材料使用以下任一种材料：铂、铂铱合金、钛、包裹贵金属涂层的钛、石墨、铅锑氧化物合金。

所述极板的面积为100-2500cm²，相邻极板之间的间距为10-50mm。

所述排污系统包括废气接收装置、废渣清洗装置，所述电解槽的上部与所述废气接收装置连接，所述电解槽的下部与所述废渣清洗装置连接。

所述检测系统包括以下检测元件：电压变送器、电流变送器、PH变送器、流量变送器、压力传感器、温度变送器检测、余氯变送器、氧化还原电位变送器。

所述电控系统包括供电电源和PLC控制器。

本实用新型的多功能水质净化器，可广泛适用于油田废水的处理，尤其是压裂返排液。废水以折流方式流动，流动方向与电流方向相垂直，有效降低了过电位，提高了极板间的电流密度，增加了电解效率。该装置在通直流电时可以降低废水粘度和COD、去除水中细菌和Ca²⁺、Mg²⁺离子等，并且能够最大限度的清除油田废水的有害成分，保留有用成分，出水水质能够满足回用的要求。

本实用新型的工作原理及各元件的技术指标是：

油田废水以折流方式进入反应系统，电解过程中产生的废气和废渣经排污系统排出。检测系统随时对水质指标进行检测，监测数据传输到电控系统，电控系统提供电力保障和集中控制，各系统之间由辅助系统连接。

所述反应系统包括电解槽、极板、极板接头等，电流1-50A、电压1-20V、电解时间，5-30min。

所述电解槽为密闭式的，由绝缘材料制作。

所述绝缘材质为UPVC、PP、PE、PVC的一种。

所述极板的阴极与阳极极板材质相同，极板之间的电流小于一定值时，基板进行自动倒极，即极板的正负极相互切换。

所述的极板材料使用铂及、铂铱合金、钛、或包裹贵金属涂层的钛，石墨或铅锑氧化物合金电极的任意一种。

所述电极极板间距10-50mm，极板面积100-2500cm²。

所述排污系统包括废气接收装置，废渣清洗装置，电解槽上部连接废气接收装置，电解槽下部与废渣清洗装置连接。

所述废气为电解过程中产生的氯气、氢气等气体。

所述废渣为电解过程中极板倒极时产生的氢氧化钙、碳酸钙等固体。

所述检测系统主要监测的水质指标有电压、电流、PH值、流量、压力、温度、余氯、氧化还原电位。

所述指标主要由电压变送器、电流变送器、PH变送器、流量变送器、压力传感器、温度变送器检测、余氯变送器、氧化还原电位变送器等进行检测。

所述电控系统由整流器提供直流电源、采用PLC集中控制，数据有自动保存和显示功能。

所述辅助系统由管路、泵、阀、支架等组成。

所述管路、泵、阀的材质均具有耐腐蚀的功能。

本实用新型的显著特征是：

出水水质满足油田回用水的要求，实现油田废水资源化回收利用，极大提高效率，降低成本，保护了环境。

全流程只设置了去除影响压裂液配液的成分，其他有用成分全部或部分保留，针对性强，目的明确，经济性好，具有较强的实用价值。

由于油田废水中氯离子含量较高，采用电解技术充分利用这一特性，将氯离子转变成次氯酸根和氯气，再氧化废水中其他有机污染物。多功能水质净化器不添加其他化学药剂，使得整个工艺流程简短，成本低，效率高。

系统采用密闭结构，装卸方便，废水以折流形式在电解槽内循环流动，电解效率高。

系统对进出水水质指标进行实时检测，检测数据实时在线显示，数据自动采集并记录，保证设备稳定运行和出水水质达标排出。

系统主体管路全部采用工程塑料材质，电控系统有备用开关电源，所有泵、阀都有防护保护功能。

设备占地面积小，一体式组合系统，自动与手动功能，结构操作简单，维护更简单，运行噪音很低。电解效率高，出水水质满足油田回用水的要求，实现油田废水资源化回收利用，极大提高效率，降低成本，保护了环境。

具体实施例一：

如图1所示，本实用新型提供了一种多功能水质净化器，具体用于对油田废水进行电解，该装置主要包括：

反应系统1、电控系统2、检测系统3、排污系统4、辅助系统5。其特征在于：油田废水以折流方式进入反应系统1，流动方向与电流方向相垂直。电解过程中产生的氯气、氢气等废气和氢氧化钙、碳酸钙等废渣经排污系统4排出。检测系统3随时对水质指标进行检测，监测的水质指标有电压、电流、PH值、流量、压力、温度、余氯、氧化还原电位。监测数据传输到电控系统2，而且电控系统2还提供电力保障，采用PLC集中控制，数据有自动保存和显示功能。各系统之间由辅助系统5连接，辅助系统5的管路、泵、阀等组件均由耐腐蚀功能的材质制备。

如图2所示，其中，上述反应系统1具体包括电解槽A1、极板A2和极板接头A3。电解槽A1由绝缘材料制作，并且为密闭式的。电极极A2材料使用铂及、铂铱合金、钛、或包裹贵金属涂层的钛，石墨或铅锑氧化物合金电极的任意一种。板间距10-50mm，极板面积100-2500cm²。极板接头A3用于固定极板，并且可连接导线，使极板通电。极板接头A3与电解槽之间设置密封圈，防止漏气、漏水。

具体实施例二：

如图3所示，用上述多功能水质净化器应用于某油田废水，该装置接触水的部件均采用工程塑料制备，基板厚度2～5mm，板间距为10～50mm，电流密度50～100A/m²，槽电压为2～4V，电解时间：5-30min，电解温度为室温。在此条件下，油田废水的进出水指标如下表所示：

指标	进水	出水
			pH值	7.6	6.5
ORP	82	254
			COD（mg/L）	1896	741
粘度（mPa·s）	45	20
			Ca²⁺（mg/L）	34	12
Fe³⁺（mg/L）	20	-
			菌落总数（个）	13600	80
抗温抗剪切性能	56	214

pH值、ORP、COD、粘度、Ca²⁺（mg/L）、Fe³⁺、菌落总数的检测方法均按照相应的国家标准检测。pH值在6.5-7.5，Ca²⁺<200mg/l，Fe³⁺<5mg/l，菌落总数<100个/g，抗温抗剪切性能大于60mPa.s时，出水水质才满足配制压裂液用水的要求。由上表看出油田废水经本装置处理后，可以满足配制压裂液的要求。

在此，对抗温抗剪切性能进行解释，油田废水进行压裂液性能评价时，具体方法参见《水基压裂液性能评价方法》SY/T5107-1995。根据现场施工要求确定各离子允许的最大含量，以下是按照某油田所需压裂液冻胶性能指标：剪切速率，170/s；温度，65℃；剪切5400s；粘度大于60mPa.s。

综上所述，本实用新型实施例中系统采用密闭结构，装卸方便，废水以折流形式在电解槽内循环流动，电解效率高。设备占地面积小，一体式组合系统，自动与手动功能，结构操作简单，维护更简单，运行噪音很低。出水水质满足二次配制压裂液使用，实现油田废水资源化回收利用，极大提高效率，降低成本，保护了环境。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种多功能水质净化器，其特征在于，包括反应系统、检测系统、电控系统、排污系统、辅助系统，所述反应系统与所述排污系统连接；

所述辅助系统包括管路、泵、阀、支架。

2.根据权利要求1所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述反应系统包括绝缘材质的电解槽，所述电解槽内设有极板，所述极板与所述电解槽的进口至出口的方向相垂直。

3.根据权利要求2所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述极板设有自动倒极装置。

4.根据权利要求3所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述极板材料使用以下任一种材料：铂、铂铱合金、钛、包裹贵金属涂层的钛、石墨、铅锑氧化物合金。

5.根据权利要求4所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述极板的面积为100-2500cm²，相邻极板之间的间距为10-50mm。

6.根据权利要求2所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述排污系统包括废气接收装置、废渣清洗装置，所述电解槽的上部与所述废气接收装置连接，所述电解槽的下部与所述废渣清洗装置连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述检测系统包括以下检测元件：电压变送器、电流变送器、PH变送器、流量变送器、压力传感器、温度变送器检测、余氯变送器、氧化还原电位变送器。

8.根据权利要求1至6任一项所述的多功能水质净化器，其特征在于，所述电控系统包括供电电源和PLC控制器。