CN205313336U - 一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压裂返排液处理系统，包括排水管顺序连接的初沉池、二沉池和排放池，初沉池包括排水管顺序连接的预处理单元和氧化絮凝单元，二沉池包括由排水管顺序连接的A/O生物接触单元和催化氧化单元，排放池包括精过滤单元；氧化絮凝单元包括由排水管顺序连接的罐体,罐体通过加药管路连接药槽；A/O生物接触单元包括由排水管顺序连接的厌氧池和好氧池；催化氧化单元包括由排水管顺序连接的催化氧化罐和MBR膜生物反应器；精过滤单元包括由排水管顺序连接的保安过滤器和RO反渗透装置。该系统体积小，方便运输，可实现连续作业，并且可以达到国家一级排放标准和复配压裂液要求，符合当前油田压裂返排液的处理需求。

Description

一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体涉及一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统。

背景技术

低渗透油田是指渗透性较低，石油产出率较低的油田，我国大部分油田属于低渗透油田。为提高采收率，勘探开采关键技术主要采用压裂工艺，因此压裂工艺带来的环境问题也引起越来越广泛的关注。由于压裂液经过地下压裂后，携带大量地层物质以及本身的化学物质返排至地面，不仅污染了环境也浪费资源，对于压裂返排液的处理已经迫在眉睫。

压裂返排液是指压裂工艺生产过程中从油气井下返排出来的压裂液残余液，其中成分包含压裂原液、破胶返排液、胍胶、甲醛等石油添加剂，具有成分复杂、有机物含量高、含沙量大、粘度大等特点。其中有机物组成复杂，含量非常高，分子量在十几万以上，甚至可达到几百万，故处理难度非常大。若压裂返排液直接排放，则会对周围环境产生非常大的危害，污染土壤以及地层水。

目前国内处理压裂返排液的工艺发展较快，但是也存在不足。首先处理工艺较为复杂，需要经过多级处理才能满足排放或复配回用的要求；其次设备体积过于庞大，在野外不易操作和运输，成本耗费巨大，很难在油田现场实际应用；再次还存在地形复杂，很难集中处理的问题，以长庆油田为例，地貌以黄土塬、沟壑为主，地形破碎，井场分散在该区域内，给油田作业以及水处理带来困难，目前采用罐车拉运、晒水池蒸发等措施，始终未能有效解决分布面广点多的井场废水处理，成本巨大，效果甚微。

因此，随着压裂返排液研究的不断深入，高性能的油田酸化压裂废水处理系统成为研究热点。

实用新型内容

为了克服现有酸化压裂废水处理工艺复杂、设备体积较为庞大不易在野外操作和运输并且成本较高的不足，本实用新型提供了一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统。撬装是指一组设备固定在一个角钢或工字钢制成的底盘上，移动、就位可以使用撬杠。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，包括由排水管顺序连接的初沉池、二沉池和排放池，排水管多处安装阀门，每个池单独成撬，每个池均安装有转水泵；初沉池包括由排水管顺序连接的预处理单元和氧化絮凝单元，二沉池包括由排水管顺序连接的A/O生物接触单元和催化氧化单元，排放池包括精过滤单元；氧化絮凝单元包括由排水管顺序连接的罐体,罐体通过加药管路连接药槽；A/O生物接触单元包括由排水管顺序连接的厌氧池和好氧池；好氧池通过曝气管路连接鼓风机；催化氧化单元包括由排水管顺序连接的催化氧化罐和MBR膜生物反应器；精过滤单元包括由排水管顺序连接的保安过滤器和RO反渗透装置。初沉池、二沉池和排放池单独成撬，方便在野外操作和运输；压裂返排液首先经过预处理单元，去除上层浮油，并对其进行预处理，使废水在酸、碱的条件下破坏废水的交替和悬浮物稳定体系，达到初步沉降的预处理目的；压裂返排液经过转水泵进入到氧化絮凝单元中的罐体，药槽中的药剂通过加药管路进入到罐体，在药剂的作用下与压裂返排液发生一系列的物理化学反应，并且人为的引入载体，强化了对水中悬浮污染物的絮凝结合能力，增强了絮凝效果，形成高密度的絮体使得絮凝体比重加大，絮凝体自动沉降达到分离的目的；厌氧池内利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理；鼓风机通过曝气管路对好氧池进气曝气，使得臭氧和压裂返排液充分接触，让活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，去除污染物的功能；催化氧化罐再次对压裂返排液进行杀菌和过滤；MBR膜生物反应器中设置有膜分离组件及生物反应器，通过膜分离组件高效地进行固液分离，膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，运行控制灵活稳定。保安过滤器去除浊度1度以上的细小微粒，防止细小微粒（如破碎的树脂）进入成品水；RO反渗透装置可以有效的去除水中的溶解盐、胶体，细菌、病毒、细菌内毒素和大部分有机物等杂质，无需化学品即可有效脱除水中盐份，系统除盐率一般为98%以上；处理后的水流出即可实现排放或复配需求。

优选的，罐体包括由排水管顺序连接的臭氧氧化罐、铁碳微电解罐、空气氧化罐、絮凝沉淀罐和初催化氧化罐；臭氧氧化罐底端通过曝气管路连接臭氧发生器和空压机，铁碳微电解罐、空气氧化罐和初催化氧化罐通过曝气管路连接鼓风机。臭氧发生器产生臭氧，空压机通过曝气管路将臭氧在臭氧氧化罐中曝气，使压裂返排液与臭氧充分接触，利用臭氧的强氧化能力，对水中溶解性有机物，卤代甲烷前驱物，以及产生异味物质（水中土霉味物质、2－MIB等）的氧化去除，对微生物的消毒杀菌等进行的深度净化处理。铁碳微电解罐利用酸液对金属铁进行腐蚀，铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液，由于铁离子有混凝作用，它与压裂返排液中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。鼓风机通过曝气管路对空气氧化罐曝气，并通过加药管路添加碱性物质，调节压裂返排液的pH，使空气中的氧气充分溶解在压裂返排液中，压裂返排液中的有机物进行氧化分解，氧化后废水中的有害有机物质变为无害物质或无机物，达到处理的目的。絮凝沉淀罐通过加药管路添加絮凝剂，人为的引入载体，强化了对压裂返排液中悬浮污染物的絮凝结合能力，增强了絮凝效果，形成高密度的絮凝体使得絮凝体比重加大，絮凝体自动沉淀，达到处理的目的。初催化氧化罐中通过加药管路添加药剂，对压裂返排液进行初次过滤并对压裂返排液中的还原性物质进行氧化，达到处理的目的。

优选的，铁碳微电解罐、初催化氧化罐和催化氧化罐内部安装有布水器、垫层、填料和格栅。当压裂返排液进入到铁碳微电解罐、初催化氧化罐和催化氧化罐时，布水器在水流带动下转动，使得压裂返排液在填料上均匀布水；填料放置于格栅中，保证填料之间有间隙，增大压裂返排液和填料的接触机会，使得压裂返排液和填料充分反应，达到较好的处理效果。

优选的，厌氧池和好氧池内部设置有多根立柱，立柱上设置有晶须；催化氧化罐通过加药管路与药槽连接；催化氧化罐设置有两级，用排水管连接；A/O生物接触单元与催化氧化单元之间安装有中间水池。立柱上的晶须为微生物提供了一个附着作用，使压裂返排液中的微生物附着在晶须上，在进一步实现分离。中间水池储存A/O生物接触单元处理过的压裂返排液。设置的两极催化氧化罐再次对压裂返排液进行杀菌和过滤。

优选的，MBR膜生物反应器和RO反渗透装置分别通过加药管路连接药槽，MBR膜生物反应器与精过滤单元之间安装有中间水池。MBR膜生物反应器和RO反渗透装置通过加药管路添加药剂，对装置进行反洗，达到充分使用反应器和装置的目的。

优选的，药槽设置有计量泵和搅拌机；药槽包括助凝剂药槽、双氧水药槽、絮凝剂药槽、碱液药槽、酸液药槽、MBR反洗药槽和精过滤单元反洗药槽。计量泵根据压裂返排液的流量调整计量泵的功率，使得药槽中的药剂供应和压裂返排液的流量相匹配，同时搅拌装置使药剂在药槽里分散更加均匀，达到较好的反应效果。

优选的，初沉池、二沉池和排放池底端连接排污管。方便施工人员对初沉池、二沉池和排放池的清洗，清洗的污泥从排污管里排出。

优选的，排水管上安装有流量计，加药管路、曝气管路和排污管安装有阀门。实时监测流量计，了解排水管的流量，方便控制；阀门控制加药管路、曝气管路和排污管导流和截止功能，方便施工人员操作。

本实用新型的优点：

（1）该系统设备单独撬装，减少设备体积，便于运输，有效解决了由于压裂返排液分散带来的局限性，极大地提高了设备实用性；

（2）该系统进行一体化安装，便于对污水运行系统以及设备进行统一管理，降低运行成本，提高污水回用效果；

（3）该装置压裂返排液停留在系统的时间较短，压裂返排液的处理效率较高；

（4）简化压裂返排液处理过程，还可以对其它作业废水进行处理，增强了系统多功能性，不仅可将压裂返排液处理至回用复配压裂液标准，而且可以达到国家一级排放标准，有效保证了污水处理效果，对油田节能减排和环保措施落地有极大实用性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型A/O生物接触单元的结构示意图；

图3是本实用新型罐体结构示意图。

图中符号说明：1、初沉池；1.1、预处理单元；1.2、臭氧氧化罐；1.2.1、臭氧发生器；1.2.2、空压机；1.3、铁碳微电解罐；1.4、空气氧化罐；1.4.1、鼓风机；1.5、絮凝沉淀罐；1.6、初催化氧化罐；1.6.1、布水器；1.6.2、垫层；1.6.3、填料；1.6.4、格栅；1.7、药槽；1.7.1、助凝剂药槽；1.7.1.1、计量泵；1.7.1.2搅拌机；1.7.2、双氧水药槽；1.7.3、絮凝剂药槽；1.7.4、碱液药槽；1.7.5、酸液药槽；1.7.6、MBR反洗药槽；1.7.7、精过滤单元反洗药槽；1.7.8、加药管路；2、二沉池；2.1、A/O生物接触池；2.1.1、厌氧池；2.1.2、好氧池；2.1.1.1、立柱；2.1.1.2、晶须；2.2、催化氧化罐；2.3、MBR膜生物反应器；3、排放池；3.1、保安过滤器；3.2、RO反渗透装置；4、排水管；4.1、阀门；4.2、流量计；4.3、转水泵；4.4、排污管；4.5、曝气管路；5、中间水池。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步的说明：

实施例1：

如图1所示，本实用新型采用的技术方案为一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，包括由排水管4顺序连接的初沉池1、二沉池2和排放池3，排水管4多处安装阀门4.1，每个池单独成撬，每个池均安装有转水泵4.3；初沉池1包括由排水管4顺序连接的预处理单元1.1和氧化絮凝单元，二沉池2包括由排水管4顺序连接的A/O生物接触单元2.1和催化氧化单元，排放池3包括精过滤单元；氧化絮凝单元包括由排水管4顺序连接的罐体,罐体通过加药管路1.7.8连接药槽1.7；A/O生物接触单元2.1包括由排水管4顺序连接的厌氧池2.1.1和好氧池2.1.2；好氧池2.1.2通过曝气管路4.5连接鼓风机1.4.1；催化氧化单元包括由排水管4顺序连接的催化氧化罐2.2和MBR膜生物反应器2.3；精过滤单元包括由排水管4顺序连接的保安过滤器3.1和RO反渗透装置3.2。

实施例2：

如图1所示，在实施例1的基础上，本实用新型为了实现对压裂返排液臭氧氧化、原电池电解、絮凝沉淀、空气氧化和催化氧化的功能，去除压裂返排液中的有机物、色素、颗粒物质和细菌等，较佳的实施例还有，罐体包括由排水管顺序连接的臭氧氧化罐1.2、铁碳微电解罐1.3、空气氧化罐1.4、絮凝沉淀罐1.5和初催化氧化罐1.6；臭氧氧化罐1.2底端通过曝气管路4.5连接臭氧发生器1.2.1和空压机1.2.2，铁碳微电解罐1.3、空气氧化罐1.4和初催化氧化罐1.6通过曝气管路4.5连接鼓风机1.4.1，其它部分与实施例1完全相同。

实施例3：

如图3所示，在实施例2的基础上，本实用新型为了实现为了作业废水均匀的分布在格栅1.6.4的上表面，使压裂返排液和填料1.6.3充分接触实现较好的反应，较佳的实施例还有，铁碳微电解罐1.3、初催化氧化罐1.6和催化氧化罐2.2内部安装有布水器1.6.1、垫层1.6.2、填料1.6.3和格栅1.6.4，其它部分与实施例2完全相同。

实施例4：

如图2和图1所示，在实施例3的基础上，本实用新型为了将压裂返排液中的颗粒物质分离，并且对其中的还原性物质进行进一步氧化，达到杀菌过滤的目的，较佳的实施例还有，厌氧池2.1.1和好氧池2.1.2内部设置有多根立柱2.1.1.1，立柱2.1.1.1上设置有晶须2.1.1.2；催化氧化罐2.2通过加药管路1.7.8与药槽1.7连接；催化氧化罐2.2设置有两级，用排水管4连接；A/O生物接触单元2.1与催化氧化单元之间安装有中间水池5，其它部分与实施例3完全相同。

实施例5：

如图1所示，在实施例4的基础上，本实用新型为了使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥龄的完全分离，较佳的实施例还有，MBR膜生物反应器2.3和RO反渗透装置3.2分别通过加药管路1.7.8连接药槽1.7，MBR膜生物反应器2.3与精过滤单元之间安装有中间水池5，其它部分与实施例4完全相同。

实施例6：

如图1所示，在实施例5的基础上，本实用新型为使药槽1.7中的药物混合均匀，药剂的添加量与压裂返排液的流量相匹配；同时实现装置的清洗功能，并且人为的引入载体，强化对水中悬浮污染物的絮凝结合能力，增强了絮凝效果，药槽1.7设置有计量泵1.7.1.1和搅拌机1.7.1.2；药槽1.7包括助凝剂药槽1.7.1、双氧水药槽1.7.2、絮凝剂药槽1.7.3、碱液药槽1.7.4、酸液药槽1.7.5、MBR反洗药槽1.7.6和精过滤单元反洗药槽1.7.7，其它部分与实施例5完全相同。

实施例7：

如图1所示，在实施例6的基础上，为了方便施工人员对系统的清洗以后废水能够较好的排出，初沉池1、二沉池2和排放池3底端连接排污管4.4，其它部分与实施例6完全相同。

实施例8：

如图1所示，在实施例7的基础上，为了实现对整个压裂返排液处理系统人工实时监控，较佳的实施例还有，排水管4上安装有流量计4.2，加药管路1.7.8、曝气管路4.5和排污管4.4安装有阀门4.1。其它部分与实施例7完全相同。

将油田压裂返排液经本实用新型所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统分别进行三次实验，并抽取每个装置的出水进行检测，各项指标检测结果见表1，从中可知处理后的水满足国家一级排放标准和复配压裂液的要求。COD和pH标准值采用《污水综合排放标准》一级标准：COD≤100mg/L，pH≤6~9；TDS标准值采用《生活饮用水卫生标准》：TDS≤1000mg/L。

表1油田压裂返排液处理结果（单位：mg/L，pH值除外）

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，包括由排水管顺序连接的初沉池、二沉池和排放池，排水管多处安装阀门，每个池单独成撬，每个池均安装有转水泵；其特征在于：初沉池包括由排水管顺序连接的预处理单元和氧化絮凝单元，二沉池包括由排水管顺序连接的A/O生物接触单元和催化氧化单元，排放池包括精过滤单元；氧化絮凝单元包括由排水管顺序连接的罐体,罐体通过加药管路连接药槽；A/O生物接触单元包括由排水管顺序连接的厌氧池和好氧池；好氧池通过曝气管路连接鼓风机；催化氧化单元包括由排水管顺序连接的催化氧化罐和MBR膜生物反应器；精过滤单元包括由排水管顺序连接的保安过滤器和RO反渗透装置。

2.如权利要求1所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：罐体包括由排水管顺序连接的臭氧氧化罐、铁碳微电解罐、空气氧化罐、絮凝沉淀罐和初催化氧化罐；臭氧氧化罐底端通过曝气管路连接臭氧发生器和空压机，铁碳微电解罐、空气氧化罐和初催化氧化罐通过曝气管路连接鼓风机。

3.如权利要求2所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：铁碳微电解罐、初催化氧化罐和催化氧化罐内部安装有布水器、垫层、填料和格栅。

4.如权利要求3所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：厌氧池和好氧池内部设置有多根立柱，立柱上设置有晶须；催化氧化罐通过加药管路与药槽连接；催化氧化罐设置有两级，用排水管连接；A/O生物接触单元与催化氧化单元之间安装有中间水池。

5.如权利要求4所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：MBR膜生物反应器和RO反渗透装置分别通过加药管路连接药槽，MBR膜生物反应器与精过滤单元之间安装有中间水池。

6.如权利要求5所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：药槽设置有计量泵和搅拌机；药槽包括助凝剂药槽、双氧水药槽、絮凝剂药槽、碱液药槽、酸液药槽、MBR反洗药槽和精过滤单元反洗药槽。

7.如权利要求6所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：初沉池、二沉池和排放池底端连接排污管。

8.如权利要求7所述的一种撬装式多功能一体化油田压裂返排液处理系统，其特征在于：排水管上安装有流量计，加药管路、曝气管路和排污管安装有阀门。