一種油氣田壓裂廢液高效無害化處理裝置與處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)，它包括預(yù)處理系統(tǒng)、一級分離系統(tǒng)、二級分離系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)；所述的預(yù)處理系統(tǒng)包括一個旋流反應(yīng)器；所述的一級分離系統(tǒng)包括一個溶氣氣浮裝置；所述的二級分離系統(tǒng)包括一個旋流氣浮裝置；所述的過濾系統(tǒng)包括一個流砂過濾裝置；所述的各系統(tǒng)之間順次串聯(lián)。本發(fā)明還提供應(yīng)用所述的處理系統(tǒng)處理油氣田壓裂廢液的方法，通過預(yù)處理和兩級高效分離系統(tǒng)的處理，使廢水中的大部分油和懸浮物被去除，再經(jīng)流砂過濾系統(tǒng)過濾后收集到清水箱。本發(fā)明的處理系統(tǒng)具有靈活易放大、處理量大、成本低、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，可用于油氣田壓裂廢液高效處理，使廢液處理后能夠達(dá)到排放到污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)，減小了后續(xù)處理的壓力。
【專利說明】一種油氣田壓裂廢液高效無害化處理裝置與處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高效處理油氣田壓裂過程產(chǎn)生的廢液并使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的方 法與裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓裂工藝是油氣井增產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施，在各油田普遍采用。它是利用地面高壓 泵組將粘液以大大超過地層吸收能力的排量注入地層，在地層形成裂縫，改善了油氣層的 導(dǎo)流能力，從而達(dá)到增產(chǎn)目的。壓裂作業(yè)產(chǎn)生大量的壓裂廢液必須排出，其組成復(fù)雜，主要 含有瓜膠、甲醛、石油類及其它各種添加劑，具有高濁度、粘度大和C0D高等特點(diǎn)。環(huán)保達(dá)標(biāo) 處理難度非常大，是油田污水中處理難度最大的廢水。如果返排至地面的壓裂液不經(jīng)過處 理而外排，將會對周圍環(huán)境，尤其是農(nóng)作物及地表水系造成嚴(yán)重污染。
[0003] 目前，隨著油田開發(fā)的進(jìn)行，壓裂工作量逐年增加，壓裂對地層的傷害是確實(shí)存在 的。壓裂液進(jìn)入地層，導(dǎo)致黏土吸水膨脹、分散運(yùn)移引起滲透率下降，還導(dǎo)致原油的重質(zhì)成 分析出，堵塞地層孔隙，地層滲流能力下降，壓裂液返排不徹底也會嚴(yán)重污染油層。而且隨 著壓裂次數(shù)的增加，壓裂液的濾失量增大，造縫縮短，裂縫導(dǎo)流能力降低，新增產(chǎn)量下降。據(jù) 估算，全國油田每年需壓裂作業(yè)的油井約為3萬口，一般每口井壓裂后排液至少產(chǎn)生粘稠 廢液300m 2,以此推算，全年待處理的壓裂廢液高達(dá)900萬立方米。這些壓裂廢液如果不采 取有效的處理措施，勢必會對環(huán)境造成不可挽回的傷害。
[0004] 國內(nèi)對于壓裂廢液主要采用化學(xué)法、生化法、固化法進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的處理方法都 有其一定的弊端，如固化法存在固化成本較高，操作復(fù)雜等缺點(diǎn)，化學(xué)法中的焚燒方法會引 起二次污染。近幾年來，國內(nèi)外開展了大規(guī)模的針對壓裂液處理的研究，多數(shù)采用物理、生 物、光催化、化學(xué)與物理吸附、超聲波、電化學(xué)等方法，但這些方法在實(shí)際應(yīng)用中尚存在費(fèi)用 高、耗時(shí)多、工藝設(shè)備不成熟、處理效率低等不足。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對傳統(tǒng)方法處理壓裂廢液遇到的問題，本發(fā)明的目的在于：首先提供一種處理 效果好且易于操作控制的反應(yīng)系統(tǒng)，用于實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、反應(yīng)效率高、處理后的 廢水輕松達(dá)到GB8978-1996中的II級排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0006] 此外，本發(fā)明的目的還在于提供利用所述的反應(yīng)系統(tǒng)處理油氣田壓裂廢液的方 法。
[0007] 本發(fā)明的上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 首先，提供一種油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)，它包括預(yù)處理系統(tǒng)、一級分離系統(tǒng)、二 級分離系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)；所述的預(yù)處理系統(tǒng)至少包括一個旋流反應(yīng)器；所述的一級分離系 統(tǒng)至少包括一個溶氣氣浮裝置；所述的二級分離系統(tǒng)至少包括一個旋流氣浮裝置；所述的 過濾系統(tǒng)至少包括一個流砂過濾裝置；所述的各系統(tǒng)之間順次串聯(lián)。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選的方案中，所述的油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)還包括處于所述的二級分 離系統(tǒng)和所述的過濾系統(tǒng)之間的緩沖罐。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的方案中，所述的預(yù)處理系統(tǒng)由提升泵、旋流反應(yīng)器和預(yù)處理 罐順次串聯(lián)組成；所述的預(yù)處理罐連接溶氣氣浮裝置，溶氣氣浮裝置連接旋流氣浮裝置， 旋流氣浮裝置經(jīng)緩沖罐和提升泵與流砂過濾裝置連接；所述的溶氣氣浮裝置外接一個收 油箱；所述的旋流氣浮裝置外接一個收渣箱；所述的流砂過濾裝置連接一個清水箱和排水 栗。
[0011] 在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明進(jìn)一步提供一種處理油氣田壓裂廢液的方法，以本發(fā)明所述 的油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)為裝置，包括以下步驟：
[0012] 1)首先廢液由提升泵提升到旋流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理反應(yīng)中加入占廢液 重量0?0. 5%的氧化劑以高效破膠、破乳和去雜質(zhì)；預(yù)處理后的廢水進(jìn)入預(yù)處理罐；
[0013] 2)自步驟1)所述的預(yù)處理罐排出的廢水進(jìn)入所述的一級分離系統(tǒng)中的溶氣氣浮 裝置后，按來液含油情況加入占來液重量〇?〇. 3%的氧化劑，將大部分原油分離出來，溶 氣氣浮裝置產(chǎn)生的污油排到所述的收油箱內(nèi)，沉降產(chǎn)生的污泥通過溶氣氣浮裝置排污口直 接排到來水池，分離出的廢水進(jìn)入二級分離系統(tǒng)；
[0014] 3)自步驟2)所述的溶氣氣浮裝置排出的廢水進(jìn)入旋流氣浮裝置內(nèi)，根據(jù)需要加 入占來液重量〇?〇. 5 %的絮凝劑和占來液重量0?0. 3 %的助凝劑，分離產(chǎn)生的浮渣排到 所述的收渣箱內(nèi)；得到經(jīng)除油、除懸物的廢水；
[0015] 4)步驟3)所述的旋流氣浮裝置排出的廢水經(jīng)緩沖罐后泵入到流砂過濾裝置，過 濾后的廢水即可排入清水箱中，過濾出的污泥直接排入來水池。
[0016] 本發(fā)明所述的溶氣氣浮裝置優(yōu)選HDAF高效溶氣氣浮裝置。此氣浮裝置有如下優(yōu) 點(diǎn)：（1)系統(tǒng)采用集成化組合方式，自動化程度高，有效減少空間需求，占地小，能耗低，安 裝運(yùn)輸方便。
[0017] 本發(fā)明所述的旋流氣浮裝置優(yōu)選GQF高能氣浮處理裝置。此氣浮裝置有如下優(yōu) 點(diǎn)：（1)低壓運(yùn)行，溶氣效率高達(dá)99%，釋放率高達(dá)99%。（2)微氣泡與懸浮顆粒的高效吸 附，提高懸浮顆粒的去除效果。（3)溶氣水溶解效率比傳統(tǒng)氣浮裝置高3倍。（4)容易實(shí)現(xiàn) 自動控制，易操作易維護(hù)、噪音低。（5)能夠去除污水中的油脂、膠狀物和纖維懸浮物，降低 了 BOD、COD、SS等排污負(fù)荷，同時(shí)可明顯改善水質(zhì)的顏色。
[0018] 本發(fā)明所述的流砂過濾裝置優(yōu)選JB0-ZQX/10自清洗（流砂）過濾裝置。此過濾 裝置的運(yùn)行可分為廢水過濾和濾料清洗再生兩個相對獨(dú)立又同時(shí)進(jìn)行的過程。具有簡化水 處理工藝流程、占地面積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝操作靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，并且降低了廢水處理工 藝多環(huán)節(jié)的能耗和人工管理費(fèi)用，減輕了操作難度。
[0019] 步驟1)所述的氧化劑優(yōu)選次氯酸鈉、亞氯酸鈉、二氧化氯、次氯酸鈣的一種或多 種復(fù)合。
[0020] 步驟2)所述的氧化劑劑優(yōu)選漂白粉、次氯酸鈉、、亞氯酸鈉、二氧化氯、次氯酸鈣 的一種或多種復(fù)合。
[0021] 步驟3)所述的絮凝劑優(yōu)選為聚合氯化鋁、氯化鋁、氯化鐵或聚合硫酸鋁，所述的 助凝劑為聚丙烯酰胺、硅酸鈉、活化硅酸、海藻酸鈉。
[0022] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種處理效果好且易于操作控制的反應(yīng)系統(tǒng)，該 系統(tǒng)用于實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)，具有靈活易放大、處理量大、成本低、反應(yīng)效率高、操作簡單等優(yōu) 點(diǎn)，可用于油氣田壓裂廢液高效處理，處理后的廢水輕松達(dá)到GB8978-1996中的II級排放 標(biāo)準(zhǔn)，減小了后續(xù)處理的壓力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)組成示意圖。
[0024] 圖中標(biāo)記說明如下：
[0025] 1.提升泵；2.旋流反應(yīng)器；3.預(yù)處理罐；4. HDAF高效溶氣氣浮裝置；5.收油箱； 6.排污口；7. GQF高能氣浮處理裝置；8.收渣箱；9.緩沖罐；10. JB0-ZQX/10自清洗（流砂） 過濾裝置；11.清水箱；12.排水泵。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，如無具體說明，所用藥劑均可由商業(yè)途徑獲得。
[0027] 以下描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的操作方法，均可被普通技術(shù)人員予以掌握并實(shí) 施。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 參看圖1，本發(fā)明的處理方法與裝置，【具體實(shí)施方式】是通過如下工藝實(shí)現(xiàn)：一種油 氣田壓裂廢水高效無害化處理裝置，它主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、一級分離系統(tǒng)、二級分離系統(tǒng) 和過濾系統(tǒng)。由廢液存儲池排入的污水，首先由提升泵1被提升至旋流式反應(yīng)器2中，可 通過加藥處理強(qiáng)化效果。預(yù)處理后的廢水進(jìn)入預(yù)處理罐3內(nèi)，再從預(yù)處理罐3進(jìn)入一級分 離器4, 一級分離器的外部連接收油箱5。一級處理器采用HDAF高效溶氣氣浮裝置，可以高 效的降低廢水中的含油量，去除的油脂被排放至收油箱5中，分離的污泥由排污口 6排入廢 液存儲池。經(jīng)過一級處理器的去油處理，廢水進(jìn)入二級處理器7。二級處理器采用GQF高 能旋流氣浮處理裝置，主要功能是去除廢水中的懸浮物質(zhì)及剩余的油脂，分離產(chǎn)生的浮渣 被排入連接二級處理器的收渣箱8中，經(jīng)過兩級處理器的處理，此時(shí)廢水中的油脂和懸浮 物已經(jīng)大大減少，廢水進(jìn)入緩沖罐9。為了進(jìn)一步去除廢水的含油量和懸浮物，本裝置加設(shè) JB0-ZQX/10自清洗（流砂）過濾裝置10,緩沖罐9中的廢水經(jīng)提升泵1泵入JB0-ZQX/10 自清洗（流砂）過濾裝置，經(jīng)過進(jìn)一步過濾的廢液被排入清水箱11中，繼而通過排水泵12 排出處理裝置。
[0030] 下面通過實(shí)例對本發(fā)明的效果做進(jìn)一步說明：
[0031] 壓裂液通過罐車運(yùn)送到處理站，經(jīng)過簡單沉淀、降解、撇油處理后，進(jìn)入本發(fā)明裝 置的廢液參數(shù)是：來液懸浮物180_2200mg/L，油含量395-5140mg/L，根據(jù)GB8978-1996中 的II級排放標(biāo)準(zhǔn)，懸浮物（ss)的排放標(biāo)準(zhǔn)是低于30mg/L，石油類的排放標(biāo)準(zhǔn)是低于150mg/ L。因此，未經(jīng)處理的壓裂廢液遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)用本發(fā)明實(shí)施例1的裝置處理此壓 裂廢液，通過調(diào)節(jié)藥劑投加量來控制反應(yīng)條件，在對不同反應(yīng)條件的出水水質(zhì)進(jìn)行測量后， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表1所示：
[0032] 表 1
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)，其特征在于：它包括預(yù)處理系統(tǒng)、一級分離系統(tǒng)、二 級分離系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)；所述的預(yù)處理系統(tǒng)至少包括一個旋流反應(yīng)器；所述的一級分離系 統(tǒng)至少包括一個溶氣氣浮裝置；所述的二級分離系統(tǒng)至少包括一個旋流氣浮裝置；所述的 過濾系統(tǒng)至少包括一個流砂過濾裝置；所述的各系統(tǒng)之間順次串聯(lián)。
2. 權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)還包括 處于所述的二級分離系統(tǒng)和所述的過濾系統(tǒng)之間的緩沖罐。
3. 權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的預(yù)處理系統(tǒng)由提升泵、旋流反應(yīng)器 和預(yù)處理罐順次串聯(lián)組成；所述的預(yù)處理罐連接溶氣氣浮裝置，溶氣氣浮裝置連接旋流氣 浮裝置，旋流氣浮裝置經(jīng)緩沖罐和提升泵與流砂過濾裝置連接；所述的溶氣氣浮裝置外接 一個收油箱；所述的旋流氣浮裝置外接一個收渣箱；所述的流砂過濾裝置連接一個清水箱 和排水泵。
4. 權(quán)利要求1、3所述的任意一種處理系統(tǒng)，其特征在于：所述的溶氣氣浮裝置為HDAF 高效溶氣氣浮裝置；所述的旋流氣浮裝置為GQF高能氣浮處理裝置；所述的流砂過濾裝置 為JB0-ZQX/10自清洗流砂過濾裝置。
5. -種處理油氣田壓裂廢液的方法，以權(quán)利要求1所述的油氣田壓裂廢液處理系統(tǒng)為 裝置，包括以下步驟： 1) 首先廢液由提升泵提升到旋流反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理反應(yīng)中加入占廢液重量 0?0. 5%的氧化劑以高效破膠、破乳和去雜質(zhì)；預(yù)處理后的廢水進(jìn)入預(yù)處理罐； 2) 自步驟1)所述的預(yù)處理罐排出的廢水進(jìn)入所述的一級分離系統(tǒng)中的溶氣氣浮裝置 后，按來液含油情況加入占來液重量〇?〇. 3%的氧化劑，將大部分原油分離出來，溶氣氣 浮裝置產(chǎn)生的污油排到所述的收油箱內(nèi)，沉降產(chǎn)生的污泥通過溶氣氣浮裝置排污口直接排 到來水池，分離出的廢水進(jìn)入二級分離系統(tǒng)； 3) 自步驟2)所述的溶氣氣浮裝置排出的廢水進(jìn)入旋流氣浮裝置內(nèi)，根據(jù)需要加入占 來液重量0?0. 5 %的絮凝劑和占來液重量0?0. 3 %的助凝劑，分離產(chǎn)生的浮渣排到所述 的收渣箱內(nèi)；得到經(jīng)除油、除懸物的廢水； 4) 步驟3)所述的旋流氣浮裝置排出的廢水經(jīng)緩沖罐后泵入到流砂過濾裝置，過濾后 的廢水即可排入清水箱中，過濾出的污泥直接排入來水池。
6. 權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟2)所述的溶氣氣浮裝置為HDAF高效溶 氣氣浮裝置；步驟3)所述的旋流氣浮裝置為GQF高能氣浮處理裝置；步驟4)所述的流砂過 濾裝置為JB0-ZQX/10自清洗流砂過濾裝置。
7. 權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟1)所述的氧化劑為次氯酸鈉、亞氯酸鈉、 二氧化氯、次氯酸鈣中的一種或兩種以上的混合物。
8. 權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟2)所述的氧化劑為漂白粉、次氯酸鈉、亞 氯酸鈉、二氧化氯、次氯酸鈣中的一種或兩種以上的混合物。
9. 權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟3)所述的絮凝劑為聚合氯化鋁、氯化鋁、 氯化鐵或聚合硫酸錯。
10. 權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：步驟3)所述的助凝劑為聚丙烯酰胺、硅酸 鈉、活化硅酸或海藻酸鈉。
【文檔編號】C02F9/04GK104086026SQ201410322962
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】王寶輝, 汪懷遠(yuǎn), 羅明檢, 吳紅軍, 劉先軍, 韓洪晶, 孫曉雷 申請人:王寶輝