CN106007075A - 压裂返排液处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了压裂返排液处理装置及方法，涉及一种油气田压裂返排液处理装置及方法技术领域。它包括板框压滤单元、除油除杂单元、中央控制单元、芬顿反应单元、臭氧发生单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元、两级催化氧化单元、配药加药单元，所述各单元均采用撬装结构，压裂返排液依次流经除油除杂单元、芬顿反应单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元的滤袋式过滤器、两级催化氧化单元、袋芯过滤单元的滤芯式过滤器和清水池。本发明各单元均采用撬装结构，便于运输，能够较好实现压裂返排废液在线除杂、除油、除COD等无害化处理，满足返排废液的回收利用，占地面积较小，避免作业空间限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油气田深井、中深井、浅井的各种压裂作业设备，是一种对压裂试油过程中产生的废液进行无害化处理或回收的装置，尤其是一种油气压裂作业返排废液处理装置及方法。
背景技术
油田压裂施工过程中需要大量的压裂液，压裂一个油层按150m3的压裂液计，其油田产生的压裂液就高达50×104m3。施工过程中产生的含有大量有害物质的废液若排放至海洋，将对环境造成巨大危害。而目前靠运输船运送至陆地处理的方式给企业带来巨大的成本压力和环保压力。
目前进行大规模近海海洋石油开发的地区主要为墨西哥湾、波斯湾及加拿大近海地区，除中国、美国、加拿大等经济较发达地区对石油开采作业中环境污染监管力度较大，其余国家基本沿袭着以环境污染代价换取经济利益的模式。国外海洋平台污水处理设备主要应用于生活用水处理，未见配套压裂作业用返排液处理设备的相关应用报导。
国内渤中28-2S CEP生产污水处理系统为目前可查询的设备之一。渤中28-2S CEP生产污水处理系统基本工艺流程为：一级分离器分离出来的生产污水→斜板除油器→加气浮选器→双介质滤器供给泵→双介质滤器→污水罐→注水缓冲罐。该设备为固定式水处理设备，且占地面积较大，使用空间限制多且处理后水质效果较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是一种压裂返排液处理装置及方法，能够实现压裂返排废液在线除杂、除油、除COD等无害化处理，满足返排废液的回收利用且占地面积较小。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：压裂返排液处理装置，包括板框压滤单元、除油除杂单元、中央控制单元、芬顿反应单元、臭氧发生单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元、两级催化氧化单元、配药加药单元，所述各单元均采用撬装结构，压裂返排液依次流经除油除杂单元、芬顿反应单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元的滤袋式过滤器、两级催化氧化单元、袋芯过滤单元的滤芯式过滤器和清水池。
作为本发明的一种改进，所述除油除杂单元进水口端设置有污水提升泵和管道混合器I，其底部设有穿孔排泥管，其还设有斜管仓、储油仓和压滤泵I。
作为本发明的一种改进，所述芬顿反应单元设有调酸仓、中和仓和缓冲仓，其进水口端设置有管道混合器II，其中调酸仓中设置有搅拌器。
作为本发明的一种改进，所述絮凝沉降单元设置有流程泵II和压滤泵II，其进水口端设置有管道混合器III。
作为本发明的一种改进，所述袋芯过滤单元分别设有两组以上滤袋式过滤器和滤芯式过滤器，过滤器过滤目数由大到小排列，袋芯过滤单元还设有流程泵III。
作为本发明的一种改进，所述两级催化氧化单元按照催化仓-缓冲仓-催化仓-缓冲仓的流程进行布局，催化仓中设有氧化催化剂和臭氧进气口，两级催化氧化单元进水口端设置有流程泵IV和管道混合器IV，其出水口端设置有流程泵V。
作为本发明的一种改进，所述配药加药单元设置有配药罐、储药罐和加药计量泵，药剂由加药计量泵经可快速拆装的由壬胶管输送至各单元。
作为本发明的一种改进，所述中央控制单元包括快插式结构的控制系统和高压电路系统。
作为本发明的一种改进，所述各单元均采用瓦楞板方罐撬装结构。
处理压裂返排液的方法：(1)浮油和悬浮物分离：将压裂返排液经污水提升泵送入管道混合器I，在管道混合器I中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入除油除杂单元斜管仓，通过浅池原理将进行浮油和悬浮物分离，浮油进入储油仓收集利用，悬浮物由压滤泵I通过单元底部的穿孔排泥管输送至板框压滤单元形成泥饼；
(2)芬顿反应：将步骤(1)处理后的压裂返排液经流程泵I输送到管道混合器II，在管道混合器II中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液进入芬顿反应单元进行芬顿反应；
(3)絮凝沉降：将步骤(2)处理后的压裂返排液经流程泵II输送到管道混合器III，在管道混合器III中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入絮凝沉降单元，从而进行絮凝物沉降分离；
(4)一级过滤：将步骤(3)处理后的压裂返排液经流程泵III输送到袋芯过滤单元的滤袋式过滤器进行一级过滤；
(5)催化氧化：将步骤(4)处理后的压裂返排液经流程泵IV输送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入两级催化氧化单元进行催化氧化反应；
(6)二级过滤：将步骤(5)处理后的压裂返排液经流程泵V输送到袋芯过滤单元的滤芯式过滤器进行二级过滤得到清水。
本发明的有效效果是，压裂返排液处理装置，包括板框压滤单元、除油除杂单元、中央控制单元、芬顿反应单元、臭氧发生单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元、两级催化氧化单元、配药加药单元，所述各单元均采用撬装结构，压裂返排液依次流经除油除杂单元、芬顿反应单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元的滤袋式过滤器、两级催化氧化单元、袋芯过滤单元的滤芯式过滤器和清水池。本发明各单元均采用撬装结构，结构简单、制造方便，且便于运输，占地面积较小，避免作业空间限制；压裂返排液依次通过浮油和悬浮物分离、芬顿反应、絮凝沉降、一级过滤、两级催化氧化、二级过滤等流程进行处理，满足返排废液的回收利用，能够较好地实现压裂返排废液在线除杂、除油、除COD等无害化处理。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明工艺流程图；
图3为本发明的除油除杂单元结构示意图。
图中1、板框压滤单元，11、污水泵，2、除油除杂单元，21、污水提升泵，22、储油仓，23、斜管仓，24、压滤泵I，25、穿孔排泥管，26、管道混合器I，3、中央控制单元，4、芬顿反应单元，41、流程泵I，42、搅拌器，5、臭氧发生单元，6、絮凝沉降单元，61、流程泵II，62、压滤泵II，7、袋芯过滤单元，71、流程泵III，8、两级催化氧化单元，81、流程泵IV，82、流程泵V，9、配药加药单元，91、加药计量泵。
具体实施方式
在图1、图3中，压裂返排液处理装置，主要由板框压滤单元1、除油除杂单元2、中央控制单元3、芬顿反应单元4、臭氧发生单元5、絮凝沉降单元6、袋芯过滤单元7、两级催化氧化单元8和配药加药单元9组成，上述各单元均采用瓦楞板方罐撬装结构，单元间流体的输送通过可快速拆装的由壬胶管进行连通。压裂返排液依次流经除油除杂单元2、芬顿反应单元4、絮凝沉降单元6、袋芯过滤单元7的滤袋式过滤器、两级催化氧化单元8、袋芯过滤单元7的滤芯式过滤器和清水池。压裂返排液处理装置可根据现场处理工艺及处理水质要求等在上述单元基础上进行单元模块的增加或延长处理流程。
除油除杂单元2进水口端设置有污水提升泵21和管道混合器I，管道混合器I设有加药接口，可将加药计量泵91输送的返排液处理药剂混入流经的压裂废液中。该单元底部设有穿孔排泥管25，其还设有斜管仓23、储油仓22和压滤泵I 24。带药剂的返排液进入斜管仓23时，通过浅池原理将废液中的浮油和悬浮物进行分离，其中，浮油进入该单元的储油仓22收集利用，悬浮物由压滤泵124通过单元底部的穿孔排泥管25输送至板框压滤单元1形成泥饼，板框压滤单元1分离出的固相物进行集中处理，液相物由污水泵11输送至除油除杂单元2进液口端。经除油除杂单元2处理后压裂返排液通过可快速拆装的由壬胶管进入芬顿反应单元4。
芬顿反应单元4设有调酸仓、中和仓和缓冲仓，其进水口端设置有管道混合器II，其中调酸仓中设置有搅拌器42。
絮凝沉降单元6设置有流程泵II 61和压滤泵II 62，其进水口端设置有管道混合器III。管道混合器III设有加药接口，可将加药计量泵输送的絮凝药剂混入流经的压裂返排液中。絮凝沉降单元6设有斜管仓，通过浅池原理将废液中的絮凝物进行沉降分离，絮状沉淀沉入仓底后通过压滤泵II 62输送至板框压滤单元1进行固液分离，处理后的压裂返排液通过可快速拆装的由壬胶管进入袋芯过滤单元7。
袋芯过滤单元分7别设有两组以上滤袋式过滤器和滤芯式过滤器，过滤器过滤目数由大到小排列，袋芯过滤单元还设有流程泵III 71。
两级催化氧化单元8按照催化仓-缓冲仓-催化仓-缓冲仓的流程进行布局，催化仓中设有氧化催化剂和臭氧进气口，其中臭氧进气口由臭氧发生单元5提供臭氧。两级催化氧化单元8进水口端设置有流程泵IV和管道混合器IV，其出水口端设置有流程泵V。
配药加药单元9设置有配药罐、储药罐和加药计量泵91，药剂由加药计量泵91经可快速拆装的由壬胶管输送至各单元。
中央控制单元3包括快插式结构的控制系统和高压电路系统，控制系统通过参数设定指令进行实时液位保护压滤泵定时排泥等，高压电路系统为各单元用电设备提供动力源。控制系统及高压电路系统均为快插式结构，总控操作均设置于中央控制单元3内部。
在图2中，利用上述装置处理压裂返排液的方法为：(1)浮油和悬浮物分离：将压裂返排液经污水提升泵21送入管道混合器I 26，在管道混合器I 26中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入除油除杂单元2斜管仓23，通过浅池原理将进行浮油和悬浮物分离，浮油进入储油仓22收集利用，悬浮物由压滤泵I 24通过单元底部的穿孔排泥管25输送至板框压滤单元1形成泥饼；
(2)芬顿反应：将步骤(1)处理后的压裂返排液经流程泵I 41输送到管道混合器II，在管道混合器II中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液进入芬顿反应单元2进行芬顿反应；
(3)絮凝沉降：将步骤(2)处理后的压裂返排液经流程泵II 61输送到管道混合器III，在管道混合器III中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入絮凝沉降单元6，从而进行絮凝物沉降分离，絮状沉淀沉入仓底后通过压滤泵II 62输送至板框压滤单元1进行固液分离。
(4)一级过滤：将步骤(3)处理后的压裂返排液经流程泵III 71输送到袋芯过滤单元7的滤袋式过滤器进行一级过滤；
(5)催化氧化：将步骤(4)处理后的压裂返排液经流程泵IV 81输送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入两级催化氧化单元8进行催化氧化反应；
(6)二级过滤：将步骤(5)处理后的压裂返排液经流程泵V 82输送到袋芯过滤单元7的滤芯式过滤器进行二级过滤得到清水。
本实施例并非对本发明的形状、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.压裂返排液处理装置，其特征在于：包括板框压滤单元、除油除杂单元、中央控制单元、芬顿反应单元、臭氧发生单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元、两级催化氧化单元、配药加药单元，所述各单元均采用撬装结构，压裂返排液依次流经除油除杂单元、芬顿反应单元、絮凝沉降单元、袋芯过滤单元的滤袋式过滤器、两级催化氧化单元、袋芯过滤单元的滤芯式过滤器和清水池。
2.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述除油除杂单元进水口端设置有污水提升泵和管道混合器I，其底部设有穿孔排泥管，其还设有斜管仓、储油仓和压滤泵I。
3.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述芬顿反应单元设有调酸仓、中和仓和缓冲仓，其进水口端设置有管道混合器II，其中调酸仓中设置有搅拌器。
4.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述絮凝沉降单元设置有流程泵II和压滤泵II，其进水口端设置有管道混合器III。
5.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述袋芯过滤单元分别设有两组以上滤袋式过滤器和滤芯式过滤器，过滤器过滤目数由大到小排列，袋芯过滤单元还设有流程泵III。
6.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述两级催化氧化单元按照催化仓-缓冲仓-催化仓-缓冲仓的流程进行布局，催化仓中设有氧化催化剂和臭氧进气口，两级催化氧化单元进水口端设置有流程泵IV和管道混合器IV，其出水口端设置有流程泵V。
7.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述配药加药单元设置有配药罐、储药罐和加药计量泵，药剂由加药计量泵经可快速拆装的由壬胶管输送至各单元。
8.根据权利要求1所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述中央控制单元包括快插式结构的控制系统和高压电路系统。
9.根据1至8任一项权利要求所述的压裂返排液处理装置，其特征在于：所述各单元均采用瓦楞板方罐撬装结构。
10.一种利用权利要求1-9之一所述装置处理压裂返排液的方法，其特征在于：(1)浮油和悬浮物分离：将压裂返排液经污水提升泵送入管道混合器I，在管道混合器I中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入除油除杂单元斜管仓，通过浅池原理将进行浮油和悬浮物分离，浮油进入储油仓收集利用，悬浮物由压滤泵I通过单元底部的穿孔排泥管输送至板框压滤单元形成泥饼；
(2)芬顿反应：将步骤(1)处理后的压裂返排液经流程泵I输送到管道混合器II，在管道混合器II中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液进入芬顿反应单元进行芬顿反应；
(3)絮凝沉降：将步骤(2)处理后的压裂返排液经流程泵II输送到管道混合器III，在管道混合器III中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入絮凝沉降单元，从而进行絮凝物沉降分离；
(4)一级过滤：将步骤(3)处理后的压裂返排液经流程泵III输送到袋芯过滤单元的滤袋式过滤器进行一级过滤；
(5)催化氧化：将步骤(4)处理后的压裂返排液经流程泵IV输送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加药剂，使其混入流经的压裂返排液中，含药剂的压裂返排液随后进入两级催化氧化单元进行催化氧化反应；
(6)二级过滤：将步骤(5)处理后的压裂返排液经流程泵V输送到袋芯过滤单元的滤芯式过滤器进行二级过滤得到清水。
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