可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统的制作方法

本实用新型涉及压裂反排液循环再利用及无害化处理装置技术领域，具体涉及一种可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统。

背景技术：

油气井压裂是油田主要增产措施之一，而压裂后，从油气井返排出的大量反排液需经过处理后重复用于压裂施工作业或达标排放，否则会导致环境污染。为了处理压裂反排液，油田一般都是将临近的反排液集中在一起，等着集中处理，因为不适合在周边建立反排液处理厂，此时需要可移动的废水处理装置进行压裂反排液的处理。对压裂返排液进行处理一般都需要进行除砂、除油、除固体废弃物等处理，而目前多采取以下方式：从油气井返排出的压裂液先输送到2-3个预先加化学药剂的沉淀罐进行自然沉淀，然后通过以袋式过滤器和滤芯过滤器为过滤核心的过滤设备进行过滤后，再重新投入使用。由于预先加化学药剂的自然沉淀过程耗费时间长、设备连续处理能力差，且主体设备较多，另外，作为过滤核心功能部件使用的滤袋及滤芯使用一段时间后即出现堵塞，需要频繁进行更换，且只能扔掉而不能回收处理，这又会造成二次污染等。因此亟待开发一种可循环利用的压裂反排液无害化处理系统，一方面根据处理要求，需要的模块单元随时组装、随时拆装，方便压裂反排液处理；一方面筛选新型的高效除油泥设备、除砂设备、氧化絮凝设备、离心设备等，并选择最佳的过滤组合，提高处理效率，缩小设备体积，组成可移动设备，以适应小块油田开发周期短，容易搬迁，投资少，管理简单的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种解决压裂反排液的循环再利用问题的一种可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统。

为此，本实用新型技术方案如下：

一种可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统，包括依次通过连通管路连接的压裂返排液预处理装置、ECHAP强化复合水解酸化装置、氧化装置、离心装置、粗质过滤装置和细质过滤装置，以及第一给药组、第二给药组、动力控制系统和数据处理系统；第一给药组和第二给药组均包括多个给药器和各给药器的药剂出口端连通的输药管；其中，

压裂返排液预处理装置包括装置本体，其侧壁上分别设置有压裂返排液入液管、出液管和多根加药管；每根加药管分别与第一给药组中各给药器的输药管通过连接管路一一连接并形成连通，使给药器中的药剂输送至连接管路中并在连接管路内按一定比例混合后分别经加药管进入装置本体内；

第二给药组中给药器的各输药管与ECHAP强化复合水解酸化装置和氧化装置之间的连通管路形成连通，使给药器中的药剂输送至连接管路中并与ECHAP强化复合水解酸化装置内的液体按一定比例混合后送入氧化装置内；

在ECHAP强化复合水解酸化装置内液体与第二给药组内药剂发生混合的连接管道上，以及每根加药管上均沿液体流动方向依次设置有管道混合器、计量泵和开关阀门；在其它各装置之间的连接管路上均沿液体流动方向设置有计量泵和开关阀门；

其中，动力控制系统为柴油发动机组；数据处理系统为基于PLC的实时在线控制系统，用于对各装置启动/关闭及装置间连接管路上的计量泵和开关阀门进行控制。

进一步地，该系统还包括通过连接管路与压裂返排液预处理装置底部连通的除砂器和除泥器；其中，除砂器用于去除压裂反排液中的固体废弃物中的石英砂/陶粒砂；除泥器用于去除压裂反排液中固体废弃物中的油泥，其一般占固体废弃物总重量的1～2％。

进一步地，该系统还包括通过连接管路与离心装置底部连通沉淀池。其作用主要是存放离心以后装置下部的固体沉淀。

其中，压裂返排液预处理装置包括装置本体；装置本体的一侧侧壁上开设有多个沿轴向间隔排布的连通孔，在每个连通孔内均沿径向插装并固定有一加药管，加药管局部插装并固定在装置本体内且位于装置本体内端部封闭；在位于装置本体内的加药管的顶部、前侧和/或后侧的管壁上沿径向设置有连续的立刺；在位于装置本体内的加药管的底部管壁上沿径向开设有多个与装置本体内部连通的出液孔；压裂返排液入液管设置在装置本体下侧，出液管设置在位于入液管对侧侧壁的上侧。

进一步地，位于装置本体内的加药管的长度为装置本体内腔宽度的1/3。

进一步地，立刺的高度为8～12cm；出液孔的孔径为0.5～1cm。

该可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统利用现有装置重新设计组装，具有结构简单、处理量大、占用空间小的特点，并且针对压裂返排液自身特点进行处理，解决了油气田井下作业施工后，实现为油区提供所能接受的压裂反排液处理的新工艺与重复再利用技术。

附图说明

图1为本实用新型的可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型的可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统的压裂返排预处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。

如图1所示，该可循环再利用的压裂反排液无害化处理系统，包括集成在一撬座上的压裂返排液预处理装置1、ECHAP强化复合水解酸化装置3、氧化装置4、离心装置5、粗质过滤装置6、细质过滤装置7、沉淀池8、除砂器9、除泥器10、第一给药组11、第二给药组12、动力控制系统、数据处理系统和连接管路；动力控制系统为柴油发动机组，为系统内各装置及电子控制阀门和计量泵提供动力；数据处理系统为基于PLC的实时在线控制系统，用于对各装置及各装置间连接管路上的计量泵14和开关阀门15的启动或关闭进行工艺参数设定和控制；具体地，压裂返排液预处理装置1、ECHAP强化复合水解酸化装置3、氧化装置4、离心装置5、粗质过滤装置6和细质过滤装置7依次通过连通管路连接。

如图2所示，压裂返排液预处理装置1包括装置本体101，装置本体101的长×宽×高为3m×3m×5m，在装置本体101底部四个角上设置有用于支撑的四根支柱107；在靠近装置本体101底端的侧壁上设置有进液口105，在靠近装置本体101顶端的侧壁上设置有出液口106，其中，进液口105与出液口106对侧设置；在装置本体101的一侧侧壁上沿轴向开设有三个连通孔，每个连通孔内均沿径向插装并固定有一加药管102，加药管102局部插装并固定在装置本体101内且位于装置本体101内的端部为封闭状态；在横向设置在装置本体101内的加药管12的顶部、前侧和后侧的管壁上沿径向设置有连续的立刺103；在位于装置本体101内的加药管102的底部管壁上沿径向开设有多个与装置本体101内部连通的出液孔104；具体地，加药管102位于装置本体1内的长度为1m、管道内径为10cm，相邻加药管102之间的距离为0.5m，立刺103的高度为10cm，出液孔104的孔径为0.5cm；其中，加药管102位于装置本体101外部的开口端用于与连接管路连接，向管内输送破胶剂；立刺103的作用类似于搅拌浆的作用，对于固体较多的固液混合来说，立刺的设计不仅起到了摩擦搅拌的作用而且节约了动力；出液孔104用于将破胶剂以滴入的形式输送进入装置本体101内并与反排液废液混合、作用，使相对稳定的反排液废液体系脱稳分层，直至固液分离；

第一给药组11包括两个给药器，一个用于盛装无机聚合物絮凝剂，如聚合氯化铝水溶液，另一个用于盛装有机高分子聚合物絮凝剂，如大分子量(约900～1200万)的阳离子型聚丙烯酰胺溶液；每个给药器的药剂出口端均设置有一输药管，每根输药管上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15；两根输药管的输出端与三根加药管102的入液端通过一根连接管路形成连通，在三根加药管102上沿液体流动方向依次设置有管道混合器13、开关阀门14和流量泵15；通过数据处理系统对两个给药器的给药流量，即流量泵的液体泵送速度进行设置，使给药器内的两种药剂通过一定比例输送至管道混合器13内充分混合、反应，形成无机-高分子聚合物絮凝剂溶液，而后送入压裂返排液预处理装置1内与压裂返排液混合、作用；在实际处理过程中，可根据实际混合药液量的需要全部开启三根加药管102的开关阀门15参与处理或选取一根或两根进行压裂返排液处理。

除砂器9和除泥器10通过连接管路分别连接至压裂返排液预处理装置1的靠近底部的侧壁上和压裂返排液预处理装置1底部；在压裂返排液预处理装置1中压裂返排液经过与无机-高分子聚合物絮凝剂反应后会出现分层现象，其中，上层为压裂反排液废液，一般是流动性较好的清液；中层为反排液废液与固体废弃油泥的混合层，一般带有黑色或者深褐色的油泥物质；下层为固体废弃物泥砂，一般占压裂返排液预处理装置1内部有效容积的1/6，因此，除砂器9与压裂返排液预处理装置1之间的连接管路设置在距离压裂返排液预处理装置底部1/6处偏上处。在压裂返排液处理过程中，压裂反排液废液进入预处理装置以后启动除砂器9和除泥器10，分别去除压裂反排液的固体废弃物中掺杂的石英砂/陶粒砂和压裂反排液的固体废弃物中的油泥，最终通过除砂器9和除泥器10实现压裂反排液废液和固体废弃物的有效分离。

压裂返排液预处理装置1和ECHAP强化复合水解酸化装置3之间通过连接管路连通，且在连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15；通过ECHAP强化复合水解酸化装置3实现将自压裂返排液预处理装置1输送的水相混合液进行强化酸化和水解预处理后送入氧化装置4。

第二给药组12包括两个给药器，一个用于盛装氧化剂，如H2O2水溶液，另一个用于盛装pH调节剂，如稀HCl水溶液；每个给药器的药剂出口端均设置有一输药管，每根输药管上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15；两根输药管的输出端通过一根连接管路连接至ECHAP强化复合水解酸化装置3与氧化装置4之间的连通管路上，在靠近ECHAP强化复合水解酸化装置3的出液口端的连接管路上(即与第二给药组12的连接管道交汇前的连接管路上)设置有沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15，在靠近氧化装置4的入液口端(即与第二给药组12的连接管道交汇后的连接管路上)设置有沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15；使通过控制各输药管上的计量泵以及靠近ECHAP强化复合水解酸化装置3的出液口端的连接管路上的计量泵的流量将各给药器中的氧化剂、pH调节剂以及ECHAP强化复合水解酸化装置3内的处理液体按一定比例混合后送至管道混合器13内充分混合、反应，而后输送至氧化装置4内。

通过氧化装置4对经ECHAP强化复合水解酸化装置3强化酸化和水解预处理后混合液进行高级氧化反应，深度处理压裂反排液废液中的有机污染物等，氧化装置中预加入有Fe²⁺离子，在pH为2～4的条件下，与氧化剂，如双氧水发生反应生成自由基·OH，深度处理废水中的COD等污染物；氧化装置4与离心装置5之间通过连接管路连通，且在连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15。

离心装置5用于分离氧化后絮状的沉淀物和上清液，经过离心分离以后，上清液在上层，絮状沉淀物堆积在一起形成沉淀，在装置的下层。

沉淀池8通过连接管路与离心装置底部连通，且在该连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15，通过定期打开开关阀门14和流量泵15，将沉积在离心装置5底部的絮状沉淀物回收至离心装置分离出的沉淀，便于集中处理。

离心装置5与粗质过滤装置6之间通过连接管路连通，且在连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15。

粗质过滤装置6内设置有活性碳管或活性碳棒，采用物理吸附过程对经离心装置5处理后的上清液进行一级过滤处理，即对上清液中的细小的悬浮颗粒进行吸附；粗质过滤装置6与细质过滤装置7之间通过连接管路连通，且在连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15，通过该连通管路上的开启开关阀门14和流量泵15，将经过一级过滤处理的处理液泵送入细质过滤装置7中。

细质过滤装置7内的液体流动通道上设置有分子筛或有机膜，用于去除残留COD和吸附重金属离子；细质过滤装置7出液端设置有连接管路，且在连接管路上沿液体流动方向依次设置有开关阀门14和流量泵15，该连接管路的另一端与压裂液的配液储备罐连接，实现返排液的最终重复利用。

在上述系统中，ECHAP强化复合水解酸化装置3、氧化装置4、离心装置5、粗质过滤装置6和细质过滤装置7、沉淀池8、除砂器9、除泥器10和给药器均可选用现有装置。