壓裂返排液處理裝置及方法
【專利摘要】本發明公開了壓裂返排液處理裝置及方法，涉及一種油氣田壓裂返排液處理裝置及方法技術領域。它包括板框壓濾單元、除油除雜單元、中央控制單元、芬頓反應單元、臭氧發生單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元、兩級催化氧化單元、配藥加藥單元，所述各單元均采用撬裝結構，壓裂返排液依次流經除油除雜單元、芬頓反應單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元的濾袋式過濾器、兩級催化氧化單元、袋芯過濾單元的濾芯式過濾器和清水池。本發明各單元均采用撬裝結構，便于運輸，能夠較好實現壓裂返排廢液在線除雜、除油、除COD等無害化處理，滿足返排廢液的回收利用，占地面積較小，避免作業空間限制。
【專利說明】
壓裂返排液處理裝置及方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于油氣田深井、中深井、淺井的各種壓裂作業設備，是一種對壓裂試油過程中產生的廢液進行無害化處理或回收的裝置，尤其是一種油氣壓裂作業返排廢液處理裝置及方法。
【背景技術】
[0002]油田壓裂施工過程中需要大量的壓裂液，壓裂一個油層按150m3的壓裂液計，其油田產生的壓裂液就高達50 X 104m3。施工過程中產生的含有大量有害物質的廢液若排放至海洋，將對環境造成巨大危害。而目前靠運輸船運送至陸地處理的方式給企業帶來巨大的成本壓力和環保壓力。
[0003]目前進行大規模近海海洋石油開發的地區主要為墨西哥灣、波斯灣及加拿大近海地區，除中國、美國、加拿大等經濟較發達地區對石油開采作業中環境污染監管力度較大，其余國家基本沿襲著以環境污染代價換取經濟利益的模式。國外海洋平臺污水處理設備主要應用于生活用水處理，未見配套壓裂作業用返排液處理設備的相關應用報導。
[0004]國內渤中28-2SCEP生產污水處理系統為目前可查詢的設備之一。渤中28-2S CEP生產污水處理系統基本工藝流程為:一級分離器分離出來的生產污水—斜板除油器—加氣浮選器—雙介質濾器供給栗—雙介質濾器—污水罐—注水緩沖罐。該設備為固定式水處理設備，且占地面積較大，使用空間限制多且處理后水質效果較差。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是一種壓裂返排液處理裝置及方法，能夠實現壓裂返排廢液在線除雜、除油、除COD等無害化處理，滿足返排廢液的回收利用且占地面積較小。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:壓裂返排液處理裝置，包括板框壓濾單元、除油除雜單元、中央控制單元、芬頓反應單元、臭氧發生單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元、兩級催化氧化單元、配藥加藥單元，所述各單元均采用撬裝結構，壓裂返排液依次流經除油除雜單元、芬頓反應單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元的濾袋式過濾器、兩級催化氧化單元、袋芯過濾單元的濾芯式過濾器和清水池。
[0007]作為本發明的一種改進，所述除油除雜單元進水口端設置有污水提升栗和管道混合器I，其底部設有穿孔排泥管，其還設有斜管倉、儲油倉和壓濾栗I。
[0008]作為本發明的一種改進，所述芬頓反應單元設有調酸倉、中和倉和緩沖倉，其進水口端設置有管道混合器II，其中調酸倉中設置有攪拌器。
[0009]作為本發明的一種改進，所述絮凝沉降單元設置有流程栗II和壓濾栗II，其進水口端設置有管道混合器II I。
[0010]作為本發明的一種改進，所述袋芯過濾單元分別設有兩組以上濾袋式過濾器和濾芯式過濾器，過濾器過濾目數由大到小排列，袋芯過濾單元還設有流程栗III。
[0011]作為本發明的一種改進，所述兩級催化氧化單元按照催化倉-緩沖倉-催化倉-緩沖倉的流程進行布局，催化倉中設有氧化催化劑和臭氧進氣口，兩級催化氧化單元進水口端設置有流程栗IV和管道混合器IV，其出水口端設置有流程栗V。
[0012]作為本發明的一種改進，所述配藥加藥單元設置有配藥罐、儲藥罐和加藥計量栗，藥劑由加藥計量栗經可快速拆裝的由壬膠管輸送至各單元。
[0013]作為本發明的一種改進，所述中央控制單元包括快插式結構的控制系統和高壓電路系統。
[0014]作為本發明的一種改進，所述各單元均采用瓦楞板方罐撬裝結構。
[0015]處理壓裂返排液的方法:(I)浮油和懸浮物分離:將壓裂返排液經污水提升栗送入管道混合器I，在管道混合器I中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入除油除雜單元斜管倉，通過淺池原理將進行浮油和懸浮物分離，浮油進入儲油倉收集利用，懸浮物由壓濾栗I通過單元底部的穿孔排泥管輸送至板框壓濾單元形成泥餅；
[0016](2)芬頓反應:將步驟(I)處理后的壓裂返排液經流程栗I輸送到管道混合器II，在管道混合器II中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液進入芬頓反應單元進行芬頓反應；
[0017](3)絮凝沉降:將步驟(2)處理后的壓裂返排液經流程栗II輸送到管道混合器III，在管道混合器III中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入絮凝沉降單元，從而進行絮凝物沉降分離；
[0018](4) 一級過濾:將步驟(3)處理后的壓裂返排液經流程栗III輸送到袋芯過濾單元的濾袋式過濾器進行一級過濾；
[0019](5)催化氧化:將步驟(4)處理后的壓裂返排液經流程栗IV輸送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入兩級催化氧化單元進行催化氧化反應；
[0020](6) 二級過濾:將步驟(5)處理后的壓裂返排液經流程栗V輸送到袋芯過濾單元的濾芯式過濾器進行二級過濾得到清水。
[0021]本發明的有效效果是，壓裂返排液處理裝置，包括板框壓濾單元、除油除雜單元、中央控制單元、芬頓反應單元、臭氧發生單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元、兩級催化氧化單元、配藥加藥單元，所述各單元均采用撬裝結構，壓裂返排液依次流經除油除雜單元、芬頓反應單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元的濾袋式過濾器、兩級催化氧化單元、袋芯過濾單元的濾芯式過濾器和清水池。本發明各單元均采用撬裝結構，結構簡單、制造方便，且便于運輸，占地面積較小，避免作業空間限制;壓裂返排液依次通過浮油和懸浮物分離、芬頓反應、絮凝沉降、一級過濾、兩級催化氧化、二級過濾等流程進行處理，滿足返排廢液的回收利用，能夠較好地實現壓裂返排廢液在線除雜、除油、除COD等無害化處理。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明結構不意圖；
[0023]圖2為本發明工藝流程圖；
[0024]圖3為本發明的除油除雜單元結構示意圖。
[0025]圖中1、板框壓濾單元，11、污水栗，2、除油除雜單元，21、污水提升栗，22、儲油倉，23、斜管倉，24、壓濾栗I，25、穿孔排泥管，26、管道混合器I，3、中央控制單元，4、芬頓反應單元，41、流程栗I，42、攪拌器，5、臭氧發生單元，6、絮凝沉降單元，61、流程栗II，62、壓濾栗II，7、袋芯過濾單元，71、流程栗III，8、兩級催化氧化單元，81、流程栗IV，82、流程栗V，9、配藥加藥單元，91、加藥計量栗。
【具體實施方式】
[0026]在圖1、圖3中，壓裂返排液處理裝置，主要由板框壓濾單元1、除油除雜單元2、中央控制單元3、芬頓反應單元4、臭氧發生單元5、絮凝沉降單元6、袋芯過濾單元7、兩級催化氧化單元8和配藥加藥單元9組成，上述各單元均采用瓦愣板方罐撬裝結構，單元間流體的輸送通過可快速拆裝的由壬膠管進行連通。壓裂返排液依次流經除油除雜單元2、芬頓反應單元4、絮凝沉降單元6、袋芯過濾單元7的濾袋式過濾器、兩級催化氧化單元8、袋芯過濾單元7的濾芯式過濾器和清水池。壓裂返排液處理裝置可根據現場處理工藝及處理水質要求等在上述單元基礎上進行單元模塊的增加或延長處理流程。
[0027]除油除雜單元2進水口端設置有污水提升栗21和管道混合器I，管道混合器I設有加藥接口，可將加藥計量栗91輸送的返排液處理藥劑混入流經的壓裂廢液中。該單元底部設有穿孔排泥管25，其還設有斜管倉23、儲油倉22和壓濾栗I 24。帶藥劑的返排液進入斜管倉23時，通過淺池原理將廢液中的浮油和懸浮物進行分離，其中，浮油進入該單元的儲油倉22收集利用，懸浮物由壓濾栗124通過單元底部的穿孔排泥管25輸送至板框壓濾單元I形成泥餅，板框壓濾單元I分離出的固相物進行集中處理，液相物由污水栗11輸送至除油除雜單元2進液口端。經除油除雜單元2處理后壓裂返排液通過可快速拆裝的由壬膠管進入芬頓反應單元4。
[0028]芬頓反應單元4設有調酸倉、中和倉和緩沖倉，其進水口端設置有管道混合器II，其中調酸倉中設置有攪拌器42。
[0029]絮凝沉降單元6設置有流程栗II61和壓濾栗II 62，其進水口端設置有管道混合器III。管道混合器III設有加藥接口，可將加藥計量栗輸送的絮凝藥劑混入流經的壓裂返排液中。絮凝沉降單元6設有斜管倉，通過淺池原理將廢液中的絮凝物進行沉降分離，絮狀沉淀沉入倉底后通過壓濾栗II 62輸送至板框壓濾單元I進行固液分離，處理后的壓裂返排液通過可快速拆裝的由壬膠管進入袋芯過濾單元7。
[0030]袋芯過濾單元分7別設有兩組以上濾袋式過濾器和濾芯式過濾器，過濾器過濾目數由大到小排列，袋芯過濾單元還設有流程栗11171。
[0031 ]兩級催化氧化單元8按照催化倉-緩沖倉-催化倉-緩沖倉的流程進行布局，催化倉中設有氧化催化劑和臭氧進氣口，其中臭氧進氣口由臭氧發生單元5提供臭氧。兩級催化氧化單元8進水口端設置有流程栗IV和管道混合器IV，其出水口端設置有流程栗V。
[0032]配藥加藥單元9設置有配藥罐、儲藥罐和加藥計量栗91，藥劑由加藥計量栗91經可快速拆裝的由壬膠管輸送至各單元。
[0033]中央控制單元3包括快插式結構的控制系統和高壓電路系統，控制系統通過參數設定指令進行實時液位保護壓濾栗定時排泥等，高壓電路系統為各單元用電設備提供動力源。控制系統及高壓電路系統均為快插式結構，總控操作均設置于中央控制單元3內部。
[0034]在圖2中，利用上述裝置處理壓裂返排液的方法為:(I)浮油和懸浮物分離:將壓裂返排液經污水提升栗21送入管道混合器I 26，在管道混合器I 26中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入除油除雜單元2斜管倉23，通過淺池原理將進行浮油和懸浮物分離，浮油進入儲油倉22收集利用，懸浮物由壓濾栗I 24通過單元底部的穿孔排泥管25輸送至板框壓濾單元I形成泥餅；
[0035](2)芬頓反應:將步驟(I)處理后的壓裂返排液經流程栗I 41輸送到管道混合器II，在管道混合器II中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液進入芬頓反應單元2進行芬頓反應；
[0036](3)絮凝沉降:將步驟(2)處理后的壓裂返排液經流程栗II 61輸送到管道混合器III，在管道混合器III中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入絮凝沉降單元6，從而進行絮凝物沉降分離，絮狀沉淀沉入倉底后通過壓濾栗II 62輸送至板框壓濾單元I進行固液分離。
[0037](4)一級過濾:將步驟(3)處理后的壓裂返排液經流程栗III 71輸送到袋芯過濾單元7的濾袋式過濾器進行一級過濾；
[0038](5)催化氧化:將步驟(4)處理后的壓裂返排液經流程栗IV 81輸送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入兩級催化氧化單元8進行催化氧化反應；
[0039](6)二級過濾:將步驟(5)處理后的壓裂返排液經流程栗V 82輸送到袋芯過濾單元7的濾芯式過濾器進行二級過濾得到清水。
[0040]本實施例并非對本發明的形狀、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.壓裂返排液處理裝置，其特征在于:包括板框壓濾單元、除油除雜單元、中央控制單元、芬頓反應單元、臭氧發生單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元、兩級催化氧化單元、配藥加藥單元，所述各單元均采用撬裝結構，壓裂返排液依次流經除油除雜單元、芬頓反應單元、絮凝沉降單元、袋芯過濾單元的濾袋式過濾器、兩級催化氧化單元、袋芯過濾單元的濾芯式過濾器和清水池。2.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述除油除雜單元進水口端設置有污水提升栗和管道混合器I，其底部設有穿孔排泥管，其還設有斜管倉、儲油倉和壓濾栗I O3.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述芬頓反應單元設有調酸倉、中和倉和緩沖倉，其進水口端設置有管道混合器II，其中調酸倉中設置有攪拌器。4.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述絮凝沉降單元設置有流程栗11和壓濾栗11，其進水口端設置有管道混合器III。5.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述袋芯過濾單元分別設有兩組以上濾袋式過濾器和濾芯式過濾器，過濾器過濾目數由大到小排列，袋芯過濾單元還設有流程栗III。6.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述兩級催化氧化單元按照催化倉-緩沖倉-催化倉-緩沖倉的流程進行布局，催化倉中設有氧化催化劑和臭氧進氣口，兩級催化氧化單元進水口端設置有流程栗IV和管道混合器IV，其出水口端設置有流程栗V。7.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述配藥加藥單元設置有配藥罐、儲藥罐和加藥計量栗，藥劑由加藥計量栗經可快速拆裝的由壬膠管輸送至各單元。8.根據權利要求1所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述中央控制單元包括快插式結構的控制系統和高壓電路系統。9.根據I至8任一項權利要求所述的壓裂返排液處理裝置，其特征在于:所述各單元均采用瓦楞板方罐撬裝結構。10.一種利用權利要求1-9之一所述裝置處理壓裂返排液的方法，其特征在于:(I)浮油和懸浮物分離:將壓裂返排液經污水提升栗送入管道混合器I，在管道混合器I中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入除油除雜單元斜管倉，通過淺池原理將進行浮油和懸浮物分離，浮油進入儲油倉收集利用，懸浮物由壓濾栗I通過單元底部的穿孔排泥管輸送至板框壓濾單元形成泥餅； (2)芬頓反應:將步驟(I)處理后的壓裂返排液經流程栗I輸送到管道混合器II，在管道混合器II中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液進入芬頓反應單元進行芬頓反應； (3)絮凝沉降:將步驟(2)處理后的壓裂返排液經流程栗II輸送到管道混合器III，在管道混合器III中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入絮凝沉降單元，從而進行絮凝物沉降分離； (4)一級過濾:將步驟(3)處理后的壓裂返排液經流程栗III輸送到袋芯過濾單元的濾袋式過濾器進行一級過濾； (5)催化氧化:將步驟(4)處理后的壓裂返排液經流程栗IV輸送到管道混合器IV，在管道混合器IV中添加藥劑，使其混入流經的壓裂返排液中，含藥劑的壓裂返排液隨后進入兩級催化氧化單元進行催化氧化反應； (6)二級過濾:將步驟(5)處理后的壓裂返排液經流程栗V輸送到袋芯過濾單元的濾芯式過濾器進行二級過濾得到清水。
【文檔編號】C02F9/04GK106007075SQ201610517302
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月27日
【發明人】梁德權, 王維忠, 祁廣彬, 張子勝, 李念, 程鵬, 牛文東, 王興樸, 余磊, 滕振國, 羅煜瓊, 鄔丹, 張繼林, 姜學忠, 李張英
【申請人】中原特種車輛有限公司