流体处理方法和系统的制作方法
【专利说明】流体处理方法和系统
[0001] 相关申请
[0002] 本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2013年2月6日提交且名称为"流体处理方法 和系统（FLUID TREATMENT METHODS AND SYSTEM)"的美国临时专利申请No.61/761,607的 权益，所述申请的全文W引用方式并入本文中。
【发明内容】
[0003] 本文中公开了用于处理诸如来自压裂场所的废水的流体的方法和系统的实施例 和实施方案。在一些实施例中，所述系统可包括一个或多个模块，诸如电氧化模块、电凝聚 模块、浮选模块、蒸发模块和超过滤模块。还可提供一个或多个检测模块W分析废水中的一 种或多种废水成分的浓度。来自此类模块的数据可用来调整处理系统中的一个或多个操作 参数或条件。所述系统还可包括设计成使对环境的不利影响最小化的一个或多个特征，诸 如避免将化学品添加到流、提取盐或其它化学品W供再使用，和/或使用来自现场燃烧过程 的二氧化碳。
[0004] 在用于废水处理的系统的一个特定实例中，可提供废水进水口，所述废水进水口 配置成接收进入的废水流。所述系统还可包括电氧化模块，所述电氧化模块配置成接收进 入的废水流且增加行进穿过所述电氧化模块的废水流的抑。在一些实施例中，模块中的一 个或多个可配置成将废水流的抑增加到在约11与约12之间。在一些实施例中，可在不向水 添加化学品的情况下增加流的抑。
[0005] 还可提供包括至少两个电极的电凝聚模块。电凝聚模块可配置成接收进入的废水 流且从行进穿过所述电凝聚模块的废水流去除一种或多种污染物;在一些实施例中，电氧 化模块和电凝聚模块可为单个组合电化学处理单元的部分。
[0006] 系统还可包括浮选模块，浮选模块配置成接收进入的废水流并将其分离为水相流 和一个或多个其它流，诸如油相流、污泥相流和/或包括油和固体粒子的流。蒸发模块可配 置成从浮选模块接收水相流且还配置成沉淀水相流内的结垢元素;在一些实施例中，浮选 模块还可配置成从进入浮选模块的废水流的表面撇去凝聚油。
[0007] 在一些实施例中，所述系统还可包括配置成将二氧化碳气体输送到蒸发模块的二 氧化碳管道。在一些此类实施例中，输送到二氧化碳气体管道的二氧化碳气体可从废气产 生，废气是由用于在废水处理的系统的处理场所处的碳氨燃料的燃烧所引起。例如，输送到 二氧化碳气体管道的二氧化碳气体可通过处理系统的一个或多个模块从废气产生，废气是 由碳氨燃料的燃烧所引起。
[0008] 超过滤模块可配置成接收进水流且输送流出的渗透物流，所述渗透物流包括盐溶 液，诸如包括氯化钢盐和/或一种或多种其它盐的溶液。在一些实施例中，此溶液可诸如借 助于热处理模块加 W进一步处理W获得可再使用盐产物。此热处理器可配置成从超过滤模 块接收包括浓缩化Cl溶液的进水流且在第一口处输送固态化Cl且在第二口处输送净化水 流。
[0009] 在一些实施例中，还包括含反渗透(RO)模块。此可有利于将进水流分离为出水流， 出水流包括一股或多股高TDS流和一股或多股低TDS流。如果需要，高TDS流可被发送到蒸发 器(诸如热处理器），W产生一种或多种固态产物，诸如固态氯化钢盐产物。
[0010] 还可提供一个或多个检测模块(诸如激光诱导击穿光谱模块），其可配置成分析废 水中的一种或多种化学成分的浓度。此类检测模块还可配置成将数据传输到系统中的一个 或多个其它模块，W调整系统中的一个或多个操作参数或条件，诸如禁用废水处理系统中 的一个或多个模块、调整废水处理系统中的一个或多个模块的操作参数、将废水流转向W 绕过废水处理系统中的一个或多个模块，或使废水再循环通过废水处理系统中的一个或多 个模块。
[0011] 在一些实施例中，一个或多个检测模块可定位且配置成在废水进入电氧化模块之 前检测废水的抑。在一些此类实施例中，所述系统可配置成禁用电氧化模块和/或将废水流 转向W在废水进入电氧化模块之前，在检测废水的阔值抑时避开电氧化模块和/或电凝聚 模块。在一些实施例中，此阔值抑可为约11，且电氧化模块和/或电凝聚模块可配置成当从 检测模块接收到废水流具有低于阔值的抑的指示时，将废水流的抑增加到在约11与约12之 间。
[0012] 在一些实施例中，所述系统可包括移动废水处理系统，所述移动废水处理系统配 置成允许将废水处理系统运输到多个不同处理场所。例如，移动废水处理系统可包括拖车 和机动车中的至少一个。
[0013] 在用于废水处理的方法的特定实例中，所述方法可包括:在废水进水口中接收进 入的废水流;从废水捜集实时数据，所述数据包括设及废水中的组分和废水中的一种或多 种组分的浓度的数据中的至少一个;和使用实时数据W确定是否修改废水处理系统中的一 个或多个模块或参数。当根据实时数据确定应修改废水处理系统中的一个或多个模块或参 数时，所述方法还可包括修改废水处理系统中的一个或多个模块或参数。从废水捜集实时 数据的步骤可使用例如激光诱导击穿光谱技术来执行。
[0014] 所述方法还可包括增加废水的抑。在一些实施方案中，增加废水的pH的步骤可使 用电化学处理方法来执行，且增加废水的抑的步骤可在不向废水添加任何化学品的情况下 来执行。
[0015] 在一些实施方案中，在废水进水口中接收进入的废水流的步骤可在从废水捜集实 时数据的步骤之后执行。
[0016] 在一些实施方案中，修改废水处理系统中的一个或多个模块或参数的步骤可包括 W下步骤中的至少一个:禁用废水处理系统中的一个或多个模块、调整废水处理系统中的 一个或多个模块的操作参数、将废水流转向W绕过废水处理系统中的一个或多个模块，和 使废水再循环通过废水处理系统中的一个或多个模块。
[0017] 在一些实施方案中，从废水捜集实时数据的步骤可包括评估废水的抑值W确定抑 值是否满足pH阔值，诸如11。在一些此类实施方案中，增加废水的抑的步骤可包括将废水的 抑增加到在约11与约12之间。
[0018] 在压裂场所处的废水处理的方法的具体实例中，所述方法可包括从压裂操作接收 进入的废水流、确认废水内存在油，且当确认废水内存在油时，确定废水中是否存在超出特 定阔值浓度的一种或多种碱上金属，诸如化、Mg、Sr和Ba。
[0019] 当确认已超过阔值时，可增加水的pH值。在一些实施例中，pH值可使用电化学处理 方法增加到在约11与约12之间。
[0020] 当确认还没有超过阔值时，可绕过调整水的pH值的步骤。在调整水的抑值或绕过 调整水的pH值的步骤的步骤之后，可将水发送通过至少一个处理过程，所述至少一个处理 过程包括W下过程中的至少一个：电凝聚、电氧化、溶气浮选处理、使用二氧化碳气体进行 的结垢元素的沉淀，和超过滤。
[0021] 在一些实施方案中，所述方法可包括确定废水中是否存在化且确定废水中的化是 否超过第一阔值。所述方法还可包括确定废水中是否存在Mg且确定废水中的所述Mg是否超 过第二阔值。在一些实施方案中，第一阔值可包括约lOOOmg/L，且第二阔值可包括约500mg/ L。
[0022] 当确认已超过第一阔值和第二阔值中的至少一个(或在一些实施方案中，超过所 述两者）时，所述方法还可包括将水的pH值调整到在约11与约12之间。在一些实施方案中， 此可使用电化学处理方法来执行。
[0023] 当确认还没有超过第一阔值和第二阔值中的至少一个时，可绕过调整水的pH值的 步骤。在一些实施方案中，除非还没有超过第一阔值和第二阔值两者，否则无法绕过调整水 的抑值的步骤。
[0024] 在调整水的抑值或绕过调整水的抑值的步骤的步骤之后，可将水发送通过本文中 公开的处理过程中的一个或多个，举例来说，诸如电凝聚、溶气浮选处理、使用二氧化碳气 体进行的结垢元素的沉淀，和超过滤。
[0025] 在一些实施例中，如果碳浓度大于特定阔值，或总碱±金属(例如，化、Mg、Sr和Ba) 或一种或多种此类碱±金属的浓度小于另一特定阔值，那么可通过禁用电氧化模块或将此 模块周围的流转向来绕过电氧化。例如，在一些实施例中，当检测到碳浓度为约600mg/L的 阔值和/或检测到碱±金属的浓度低于约50mmol/L时，可绕过电氧化。
[0026] 在一些实施例中，一个或多个阔值浓度可与特定碱±金属相关联。例如，在一些实 施例中，可在一些实施例中结合评估碳浓度，使用检测巧浓度小于特定阔值(诸如在一个优 选实施例中为约800mg/L和在另一优选实施例中为约lOOOmg/L)，来确定是否绕过电氧化。 然而，如果废水流中检测到的碳低于阔值且碱±金属浓度(或一种或多种此类碱±金属)高 于另一阔值，那么可执行电氧化且反之可通过禁用电凝聚模块或将此模块周围的流转向来 绕过电凝聚。
【附图说明】
[0027] 本文的书面公开描述了非限制性和非穷举性的说明性实施例。参考附图中描绘的 某些此类说明性实施例，其中：
[0028] 图1是诸如废水的流体的处理系统的一个实施例的示意图。
[0029] 图2是诸如废水的流体的处理方法的一个实施方案的流程图。
[0030] 图3是诸如废水的流体的处理方法的另一实施方案的流程图。
[0031 ]图4是压裂场所处的废水处理的方法的又一实施方案的流程图。
【具体实施方式】
[0032]通过参考附图可最佳地理解实施例，其中遍及全文相似部分是由相似数字指定。 将容易了解，如本文附图中大体描述且说明的本公开的组件可被布置和设计成各种各样的 不同配置。因此，W下对设备的实施例的更详细描述不旨在限制本公开的范围，而是仅仅表 示本公开的可行实施例。在一些情况下，未详细示出或描述熟悉的结构、材料或操作W避免 混淆本公开的各个方面。此外，可在一个或多个替代实施例和/或实施方案中W任何合适方 式组合所描述的特征、结构、步骤或特性。
[0033] 本公开提供了用来处理举例来说诸如石油天然气工业中的废水的流体的方法和 系统的各种实施例和实施方案。其中可采用本文中描述的发明方法和系统的背景的更具体 实例包括例如压裂返排水处理、生产水处理和蒸汽辅助重力泄油(SAGD)水处理。
[0034] 在一些实施例和实施方案中，可借助于一个或多个移动处理单元提供一个或多个 步骤和/或单元。在一些实施例中，整个系统可包括移动处理系统。例如，移动水处理系统可 配置成既运输流体、又处理流体，诸如废水。替代地，此类系统可配置成提供移动处理，但是 不提供运输。换句话说，系统可配置成处理和分配在使用场所处的水。
[0035] -些移动系统可包括例如拖车和/或机动车。一些此类系统可包括一个或多个流 体胆存容器、一个或多个流体处理单元，和/或一个或多个流体输送累。在一些实施例中，流 体处理系统可并入到流体胆存容器中，使得废水例如在其包含于流体胆存容器中时可加 W 处理。
[0036] -些实施例还可为模块化的，使得一个或多个模块化单元可在系统内单个地被取 代。一些实施例既可为移动的、又可为模块化的，使得整个系统或系统的至少一部分提供在 移动装置(诸如拖车或机动车)上，且使得系统中的一个或多个单元可为模块化的W允许选 择性地取代系统内的单个处理单元。
[0037] -些实施例可配置成借助于可持续的相对较低能量输入来发挥作用。一些实施例 还可配置成对环境友好的。例如，一些实施例可提供废水处理，同时与替代系统相比还提供 低的碳排放量。
[0038] -些实施例还可提供从诸如由石油天然气生产引起的废物流回收资源，W使废物 流适于再使用、回收或处置为对环境友好的废物形式。
[0039] -些实施例可包括使用二氧化碳气体作为某些物质（诸如错和其它碱±金属）的 选择性去除和回收中的碳酸盐的来源。在一些实施例中，二氧化碳可被提供作为来自另一 过程(例如，碳氨燃料的燃烧）的废气且被进料到此系统或模块中而不是被丢弃。此可通过 例如减小碳的排放促成本发明的各个实施例的环境友好方面。
[0040] 如下文更详细地讨论，一些