CN216997881U - 一种压裂返排液的铁离子去除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及污水处理技术领域，公开了一种压裂返排液的铁离子去除装置，包括除铁罐，除铁罐内设置有过滤网，过滤网将除铁罐分隔为待除铁区和已除铁区，过滤网朝向待除铁区的一侧固定连接有竖杆，竖杆远离过滤网的端部设置有圆锥盖，圆锥盖的锥部朝上，且上方设置有进水管，进水管的出水口位于圆锥盖的锥部的正上方，进水管穿过除铁罐与除铁罐固定连接；圆锥盖靠近进水管的一侧面上设置有圆环曝气管，圆环曝气管的周向上开设有若干的曝气孔，圆环曝气管上连通有进气管，进气管连通有气泵；过滤网上设置有若干的锰砂颗粒，除铁罐的已除铁区底部连通有出水管。本实用新型能够对压裂返排液中的铁离子去除，且曝气简单，使用成本更低。

Description

一种压裂返排液的铁离子去除装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种压裂返排液的铁离子去除装置。

背景技术

在油气田开发的压裂施工过程中，为了节约水资源，现很多压裂施工队采用经处理过的压裂返排液来循环配制新的压裂液。要使用经处理过的压裂返排液来循环配制新的压裂液必须将压裂返排液中的固相和金属离子去除。

目前在压裂返排液的固相和金属离子去除处理方法中最常用的是化学法，化学法是将一定量的化学药剂加入返排液中,经过一定的反应时间后,返排液中的污染物会在药剂的作用下发生分解或者沉淀,有效降低返排液的COD值。化学法具有投资低、设备占地少、处理量大等优点,且能有效降低返排液中COD含量，降低后续处理难度。

目前采用化学法比虽然较容易除去压裂返排液中的钙、镁离子、悬浮物和固相等，但在压裂液返排时，部分地下水也会随着压裂液一起返排出，而很多地区的地下水含有大量的亚铁离子，导致压裂返排液中就含有大量的亚铁离子，这些离子若在压裂返排液处理中不清除而直接用于循环配制新的压裂液，会对下一次的压裂液配制产生影响。

在其他的水处理领域中，有使用锰砂来去除铁离子，其原理是锰矿砂中二氧化锰与含铁水接触后起催化作用，将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁吸附在锰砂颗粒表面从而起到除铁的目的；但采用锰砂除铁时需要污水中含有较大的氧含量，目前一般采用曝气的方法向污水中增加氧含量，但目前的曝气装置既要搅拌装置，又要曝气装置，导致设备复杂，使用成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种压裂返排液的铁离子去除装置，能够对压裂返排液中的铁离子去除，且曝气简单，使用成本更低。

本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种压裂返排液的铁离子去除装置，包括除铁罐，所述除铁罐内设置有过滤网，所述过滤网将除铁罐分隔为上部的待除铁区和下部的已除铁区，所述过滤网朝向待除铁区的一侧固定连接有竖杆，所述竖杆远离过滤网的端部设置有圆锥盖，所述圆锥盖的锥部朝上，且上方设置有进水管，所述进水管的出水口位于圆锥盖的锥部的正上方，所述进水管穿过除铁罐与除铁罐固定连接；所述圆锥盖靠近进水管的一侧面上设置有圆环曝气管，所述圆环曝气管的周向上开设有若干的曝气孔，所述圆环曝气管上连通有进气管，所述进气管连通有气泵；所述过滤网上设置有若干的锰砂颗粒，所述除铁罐的已除铁区底部连通有出水管，所述出水管上连通有第一开关调节阀。

进一步，所述除铁罐的待除铁区的侧壁上开设有进人孔，所述进人孔上设置有盖板，所述进人孔周边的除铁罐上开设有若干第一螺纹孔，所述盖板上设置有若干与第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔，所述第一螺纹孔和第二螺纹孔上螺纹连接有单头螺栓。本装置长时间的使用之后，当需要将除铁罐内的锰砂清理出来然后放置新的锰砂或者需要维修除铁罐内设备的时候，可以将单头螺栓旋拧下来，再将盖板打开，工人可以从进人孔进入到除铁罐内部进行锰砂的清理或者管内设备的维修。

进一步，所述圆锥盖与竖杆之间固定连接有若干根支撑杆。支撑杆的设置，可以对圆锥盖进行支撑，避免圆锥盖倾斜。

进一步，所述气泵设置在除铁罐的顶部，所述气泵连通有三通管，所述进气管包括第一进气管和第二进气管，所述第一进气管的一端与三通管的一端连通，所述第二进气管的一端与三通管的另一端连通，所述第一进气管和第二进气管的另一端均与圆环曝气管连通，且第一进气管和第二进气管与圆环曝气管的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管的中心。如此，气泵鼓出的空气通过三通管进入到第一进气管和第二进气管，然后从第一进气管和第二进气管分别进入到圆环曝气管内，因为整个圆环曝气管的周向上均设置有若干的曝气孔，所以一般情况下，越远离连接点的曝气孔的气流越小，本方案将两个圆环曝气管上的进气点刚好位于圆环曝气管直径的两端上，这样从第一进气管和第二进气管进气的空气可以从连接点向两边流动，从而使得圆环曝气管上的每个曝气孔出来的空气更加的均匀。

进一步，所述进水管位于除铁罐外的一端上连通有第二开关调节阀，所述进水管位于除铁罐内的部分与除铁罐之间固定连接有固定块。第二开关调节阀可以调节进入到除铁罐内的水流量大小，固定块可以对进水管进行固定，避免长时间使用，进水管与除铁罐的连接处损坏。

进一步，所述除铁罐的顶部上固定连接有两个吊环，所述除铁罐的底部固定连接有支撑脚。吊环的设置方便除铁罐的吊装，支撑脚的设置可以将除铁罐平稳的放置在地面上。

进一步，所述支撑脚包括第一支撑脚和第二支撑脚，所述第一支撑脚与除铁罐固定连接，所述第一支撑脚的另一端设置有第一外螺纹，所述第二支撑脚的一端设置有第二外螺纹，所述第二支撑脚的另一端设置有底板，所述第一外螺纹和第二外螺纹之间螺纹连接有连接螺纹筒，所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹旋向相反，所述连接螺纹筒上固定连接有多个转动杆。因为当本装置如果安装得不水平时，则从进水管的进水口流到圆锥盖上时会存在水流分配不均的问题，若水流分配严重不均，则水流分配较多方向的含铁水则与曝气孔出来的空气接触较少，导致氧含量不均，导致部分含铁水的去铁效果降低，从而导致整个污水的去铁率降低。当本装置安装在不平的地面时，可以通过旋转连接螺纹筒，调节整个支撑脚的高度，从而将本装置调节水平。

本实用新型的有益效果：

本实用新型利用气泵鼓气，通过第一进气管和第二进气管输送到圆环曝气管，从曝气孔喷出；含铁水从进水管进入后从出口端流出，刚好流入到圆锥盖的锥部上，含铁水从圆锥盖的顶部从各个方向沿着圆锥盖向下流动，此时利用圆锥盖将含铁水分摊为比较薄的水流，当水流流到圆环曝气管处时，以为圆环曝气管的阻挡，首先水流会向上卷起然后再呈抛物线的落下，在这个过程中，形成很薄的水帘，与曝气孔喷出的空气大面积充分的接触，增加含铁水的氧含量，整个曝气过程只使用气泵鼓气即可，且空气与含铁水的接触更加充分，使得对含铁压裂返排液的除铁效果更好。

附图说明

图1是本实用新型一种压裂返排液的铁离子去除装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部结构示意图；

图3为图1中圆锥盖、圆环曝气管和进气管的结构示意图。

其中，除铁罐1、过滤网2、待除铁区3、已除铁区4、竖杆5、圆锥盖6、支撑杆7、进水管8、第一开关调节阀9、圆环曝气管10、曝气孔11、第一进气管12、第二进气管13、气泵14、三通管15、锰砂颗粒16、出水管17、第二开关调节阀18、进人孔19、盖板20、单头螺栓21、吊环22、第一支撑脚23、第二支撑脚24、第一外螺纹25、第二外螺纹26、底板27、连接螺纹筒28、转动杆29。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明：

如图1～图3所示：

一种压裂返排液的铁离子去除装置，包括除铁罐1，除铁罐1内焊接有过滤网2，过滤网2将除铁罐1分隔为上部的待除铁区3和下部的已除铁区4，过滤网2的上侧焊接有竖杆5，竖杆5的上端部焊接有圆锥盖6，圆锥盖6与竖杆5之间焊接有三根支撑杆7，圆锥盖6的锥部朝上，且上方设置有进水管8，进水管8的出水口位于圆锥盖6的锥部的正上方，进水管8穿过除铁罐1与除铁罐1固定连接，进水管8位于除铁罐1外的一端上连通有第一开关调节阀9，进水管8位于除铁罐1内的部分与除铁罐1之间焊接有固定块。

圆锥盖6的上侧面上紧密贴合的设有圆环曝气管10，圆环曝气管10的周向上开设有若干的曝气孔11，圆环曝气管10上连通有第一进气管12和第二进气管13，除铁罐1的顶部安装有气泵14，气泵14连通有三通管15；第一进气管12的一端与三通管15的一端连通，第二进气管13的一端与三通管15的另一端连通，第一进气管12和第二进气管13的另一端均与圆环曝气管10连通，且第一进气管12和第二进气管13与圆环曝气管10的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管10的中心。

过滤网2上放置有若干的锰砂颗粒16，除铁罐1的已除铁区4底部连通有出水管17，出水管17上安装有第二开关调节阀18。除铁罐1的待除铁区3的侧壁上开设有进人孔19，进人孔19上设置有盖板20，进人孔19周边的除铁罐1上开设有若干第一螺纹孔，盖板20上设置有若干与第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔上螺纹连接有单头螺栓21。

除铁罐1的顶部上焊接有两个吊环22，除铁罐1的底部焊接有三个支撑脚。支撑脚包括第一支撑脚23和第二支撑脚24，第一支撑脚23的上端与除铁罐1焊接，第一支撑脚23的下端设置有第一外螺纹25，第二支撑脚24的上端设置有第二外螺纹26，第二支撑脚24的下端焊接有底板27，第一外螺纹25和第二外螺纹26之间螺纹连接有连接螺纹筒28，第一外螺纹25和第二外螺纹26的螺纹旋向相反，连接螺纹筒28上固定连接有两个转动杆29。

本实用新型的使用方法如下：

本实用新型安装时，利用吊环22将本装置吊装到指定位置，然后可以在除铁罐1上放置一个水平仪，然后利用工具套设在连接螺纹筒28上的转动杆29上转动连接螺纹筒28，调节支撑脚的高度，从而使得本装置处于水平状态。

使用时，先开启气泵14，气泵14鼓出的空气通过三通管15进入到第一进气管12和第二进气管，然后从第一进气管12和第二进气管13分别进入到圆环曝气管10内，最后从曝气孔11上喷出空气。

在其他工序完成其他离子去除的含铁水从进水管8进入，通过第一开关调节阀9调控进入除铁罐1，含铁水从进水管8进入后从出口端流出，刚好流入到圆锥盖6的锥部上，含铁水从圆锥盖6的顶部从各个方向沿着圆锥盖6向下流动，此时利用圆锥盖6将含铁水分摊为比较薄的水流，当水流流到圆环曝气管10处时，因为圆环曝气管10的阻挡，首先水流会向上卷起然后再呈抛物线的落下，在这个过程中，形成很薄的水帘，与曝气孔11喷出的空气大面积充分的接触，增加含铁水的氧含量。

增加氧含量的含铁水然后落入到待除铁区3内，然后当含铁水经过位于过滤网2上的锰砂之后，锰矿砂中二氧化锰与含铁水接触后起催化作用，将水中的二价铁催化成三价铁，再把三价铁吸附在锰砂颗粒16表面从而起到除铁的目的。

被除铁的水则通过过滤网2，进入到已除铁区4，打开第二开关调节阀18，除铁后的水则通过出水管17流入下一工序或者储存罐，用于下一次压裂液的配制。为使得含铁水能够比较均匀的通过过滤网2上的锰砂，可以暂缓的打开第二开关调节阀18，待已除铁区4内水装满，且位于除铁罐1内的水没过锰砂时，再开启第二开关调节阀18，且流量与第一开关阀的流量相当，这样位于除铁罐1的含铁水就会从整个锰砂平面上缓慢下降，在下降过程中进行除铁。

长时间的使用之后，当需要将除铁罐1内的锰砂清理出来然后放置新的锰砂或者需要维修除铁罐1内设备的时候，可以将单头螺栓21旋拧下来，再将盖板20打开，工人可以从进人孔19进入到除铁罐1内部进行锰砂的清理或者管内设备的维修。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (7)

1.一种压裂返排液的铁离子去除装置，包括除铁罐，其特征在于：所述除铁罐内设置有过滤网，所述过滤网将除铁罐分隔为上部的待除铁区和下部的已除铁区，所述过滤网朝向待除铁区的一侧固定连接有竖杆，所述竖杆远离过滤网的端部设置有圆锥盖，所述圆锥盖的锥部朝上，且上方设置有进水管，所述进水管的出水口位于圆锥盖的锥部的正上方，所述进水管穿过除铁罐与除铁罐固定连接；所述圆锥盖靠近进水管的一侧面上设置有圆环曝气管，所述圆环曝气管的周向上开设有若干的曝气孔，所述圆环曝气管上连通有进气管，所述进气管连通有气泵；所述过滤网上设置有若干的锰砂颗粒，所述除铁罐的已除铁区底部连通有出水管，所述出水管上连通有第一开关调节阀。

2.根据权利要求1所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述除铁罐的待除铁区的侧壁上开设有进人孔，所述进人孔上设置有盖板，所述进人孔周边的除铁罐上开设有若干第一螺纹孔，所述盖板上设置有若干与第一螺纹孔匹配的第二螺纹孔，所述第一螺纹孔和第二螺纹孔上螺纹连接有单头螺栓。

3.根据权利要求2所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述圆锥盖与竖杆之间固定连接有若干根支撑杆。

4.根据权利要求3所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述气泵设置在除铁罐的顶部，所述气泵连通有三通管，所述进气管包括第一进气管和第二进气管，所述第一进气管的一端与三通管的一端连通，所述第二进气管的一端与三通管的另一端连通，所述第一进气管和第二进气管的另一端均与圆环曝气管连通，且第一进气管和第二进气管与圆环曝气管的两个连接点之间的连接线穿过圆环曝气管的中心。

5.根据权利要求4所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述进水管位于除铁罐外的一端上连通有第二开关调节阀，所述进水管位于除铁罐内的部分与除铁罐之间固定连接有固定块。

6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述除铁罐的顶部上固定连接有两个吊环，所述除铁罐的底部固定连接有支撑脚。

7.根据权利要求6所述的一种压裂返排液的铁离子去除装置，其特征在于：所述支撑脚包括第一支撑脚和第二支撑脚，所述第一支撑脚与除铁罐固定连接，所述第一支撑脚的另一端设置有第一外螺纹，所述第二支撑脚的一端设置有第二外螺纹，所述第二支撑脚的另一端设置有底板，所述第一外螺纹和第二外螺纹之间螺纹连接有连接螺纹筒，所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹旋向相反，所述连接螺纹筒上固定连接有多个转动杆。

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