本发明涉及污水处理净化技术领域，具体涉及一种油田压裂返排液处理系统及方法。
背景技术
目前，在油田作业区压裂工艺是油井增产的一项主要措施，大多数油田普遍采用。其中最常用的是水基压裂液，它具有高黏度、低摩阻、悬砂性好、对地层伤害小等特点，现在已成为主要压裂液类型。然而油井压裂过程中产生的压裂废液具有污染物，成分复杂、浓度高、黏度大，处理难度大，是油田较难处理污水之一。如不处理直接进入集输流程，会严重干扰后续流程，严重影响到油田生产，导致设备堵塞、油田下降，环保不达标等诸多问题。
油田作业区井口反出液，目前液量在800m3/d，峰值液量1100m3/d。该部分返排压裂污水成分复杂，浓度高，粘度大，处理难度随之增加，将压裂返排液80-90m3/d回掺至该油田作业区稀油污水处理系统，导致反应罐出水水质过滤困难，悬浮物上涨，含油升高，粒径中值增加，腐蚀速率变大；过滤器过滤压差大，过水量降低，滤层内有胶状板结物出现，对该作业区系统正常运行造成极大影响。目前处置方式为无效储层调剖回注，但受回注压力升高的影响，回注井选井困难，同时油田作业区未来几年返排液量持续走高，预测未来一年总水量20万方，日峰值量1500m3，回注难度大，急需优选适宜处理技术对该部分污水单独处理后回注。
因此，提供一种油田压裂返排液处理系统及方法，以消除现有技术所存在的上述缺点，成为现在亟待解决技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种油田压裂返排液处理系统及方法，以解决上述现有技术存在的问题，将压裂返排液废水中的悬浮物、含油、固体颗粒物等污染物进行有效分离；能将粒径中值、腐蚀速率、液体粘度及抽滤时间降低到合格范围之内，使压裂返排液废水处理后达到回注的指标。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种油田压裂返排液处理系统，包括通过管线依次进行连接的预处理单元、混凝净化单元、过滤缓冲单元和一体化设备单元，所述预处理单元还连接有用于通入油井压裂反排液的来液管线，所述来液管线上连接有预处理剂加药装置；所述预处理单元与所述混凝净化单元之间的管线上设置有净水剂加药装置，所述混凝净化单元还连接有絮凝剂加药装置，所述一体化设备单元的出水口连接有净化水罐；所述混凝净化单元、过滤缓冲单元以及一体化设备单元的底部均连接压泥装置单元。
优选的，所述预处理单元包括预处理反应罐，所述预处理反应罐的进口与所述来液管线连接，出口通过管线与所述混凝净化单元连接。
优选的，所述混凝净化单元包括依次连接的进水箱、沉降池、混凝反应池、沉降分离池和出水箱，所述进水箱与所述预处理单元的出口连接，所述出水箱与所述过滤缓冲单元连接。
优选的，所述沉降池和沉降分离池的底部均与所述压泥装置单元连接。
优选的，所述一体化设备单元包括初滤系统、精滤系统和循环系统，所述一体化设备单元的底部与所述过滤缓冲单元连接，上部与所述净化水罐连接。
优选的，所述一体化设备单元还通过管线连接有反洗单元。
优选的，所述压泥装置单元包括通过管线进行连接的污泥罐和压泥机，所述污泥罐的进口通过排污管线与所述混凝净化单元、过滤缓冲单元以及一体化设备单元的底部连接，所述压泥机通过管线以及污水泵连接所述预处理单元。
本发明还公开了一种引用上述油田压裂返排液处理系统的油田压裂返排液处理方法，包括如下步骤：
1)、预处理：调试好预处理剂的加药量，由预处理剂加药装置通过加药泵将预处理剂输送至预处理单元的来液管线，通过来液提升泵打至预处理反应罐进行预处理反应；
2)、混凝净化：进行预处理反应后的压裂返排液废液经反应提升泵打至混凝净化单元，同时通过净水剂加药装置加入净水剂，已经加入净水剂的废液先进入进水箱，接着进入沉降池进行沉降分离，接着进入混凝反应池，再进入沉降分离池进行沉降分离，通过絮凝剂加药装置加入絮凝剂，两次沉降底部产生的污泥输送至压泥装置单元，沉降分离池出水进入出水箱，由出水箱输送至过滤缓冲单元；
3)、过滤缓冲：经过混凝净化的压裂返排液出水经过提升泵打至过滤缓冲单元的过滤缓冲罐，进一步去除压裂返排液出水当中细小悬浮物、含油和色度，过滤缓冲罐底部产生的污泥输送至压泥装置单元；
4)、深度处理：过滤缓冲单元的压裂返排液出水由管线输送至一体化设备单元进行深度处理，压裂返排液首先进入初滤系统进行初滤处理，再进入精滤系统进行精滤，过滤系统内部存在机械转动，使处理液体快速转动伴随循环系统进行运转，同时产生离心力使得液体当中游离的油类、废渣与液体分离，压裂返排液从一体化设备单元的底部进入，中上部排出进入净化水罐；深度处理产生的废渣、污泥输送至压泥装置单元；
5)、反洗：通过反洗单元对一体化设备单元进行反冲洗，反洗残留在过滤器当中的废渣，反洗完全后排入排污管线一起输送至压泥装置单元；
6)、压泥处理：先将污泥进入污泥罐并投放脱水剂脱水，再送至压泥机处理，压泥机脱水经污水泵输送至预处理单元循环处理。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明能将压裂返排液废水中的悬浮物、含油、固体颗粒物等污染物进行有效分离；能将粒径中值、腐蚀速率、液体粘度及抽滤时间降低到合格范围之内，使压裂返排液废水处理后达到回注的指标，大大提高废液重新利用的价值；一体化设备单元在初滤和精滤的同时伴随循环系统的运行，可有效的使过滤层再生，去除废渣、污泥彻底，压泥装置单元将净化沉降、混凝沉降以及一体化设备产生的污泥等再次进行处理，防止有害物质排放，资源得到有效利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明油田压裂返排液处理系统的流程图；
图2为本发明混凝净化单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种油田压裂返排液处理系统及方法，以解决现有技术存在的问题，将压裂返排液废水中的悬浮物、含油、固体颗粒物等污染物进行有效分离；能将粒径中值、腐蚀速率、液体粘度及抽滤时间降低到合格范围之内，使压裂返排液废水处理后达到回注的指标。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种油田压裂返排液处理系统，包括通过管线依次进行连接的预处理单元、混凝净化单元、过滤缓冲单元和一体化设备单元，预处理单元还连接有用于通入油井压裂反排液的来液管线，来液管线上连接有预处理剂加药装置；预处理单元与混凝净化单元之间的管线上设置有净水剂加药装置，混凝净化单元还连接有絮凝剂加药装置，一体化设备单元的出水口连接有净化水罐；混凝净化单元、过滤缓冲单元以及一体化设备单元的底部均连接压泥装置单元。
预处理剂加药装置、净水剂加药装置和絮凝剂加药装置三个加药装置上均连接有加药泵，通过加药泵控制药剂的加入，加药泵的下端还安装有流量计，对药剂的流量进行监控。三种药剂均采用压裂返排液的专用净化药剂，在一定程度上体现了药剂的优越性和专一性。
预处理单元包括预处理反应罐，预处理反应罐的进口与来液管线连接，出口通过管线与混凝净化单元连接。
如图2所示，混凝净化单元包括依次连接的进水箱、沉降池、混凝反应池、沉降分离池和出水箱，进水箱与预处理单元的出口连接，出水箱与过滤缓冲单元连接，沉降池和沉降分离池的底部均通过排污管线与压泥装置单元连接，以便于将两次沉降底部产生的污泥输送至压泥装置单元进行处理。
一体化设备单元的主体为一个多介质过滤器，为现有成熟技术，包括初滤池、精滤池和循环系统，初滤池和精滤池由下至上设置，一体化设备单元的底部与过滤缓冲单元连接，实现底部进水，上部与净化水罐连接，将进行深度处理的压裂返排液输送至净化水罐，并由净化水罐出水通过外输泵输送至污水池。循环系统包括滤罐、料泵和进出水管线，反洗过程中通过料泵将滤罐内滤料抽出，进行体外清洗再生，然后再泵入滤罐中，实现滤料循环使用。
滤池的内部还存在有机械转动装置，如搅拌桨等，通过机械转动，使处理液体快速转动伴随循环系统进行运转，同时产生离心力使得液体当中游离的油类、废渣与液体分离，不需要设备停止，即可将处理产生的废渣、污泥排入底部的排污管线一起输送至压泥装置单元，完成所产生的废渣、污泥等的清理工作；而且可有效的使过滤层再生，资源得到有效利用。
一体化设备单元还通过管线连接有反洗单元，反洗单元采用常用的反清洗器，通过反清洗器反洗残留在过滤器当中的废渣，反洗完全后排入排污管线一起输送至压泥装置单元，反洗单元反洗污水还可以通过外输泵送至预处理单元循环处理。
压泥装置单元包括通过管线进行连接的污泥罐和压泥机，污泥罐的进口通过排污管线与混凝净化单元、过滤缓冲单元以及一体化设备单元的底部连接，以便于将污泥排入到污泥罐中，压泥机通过管线以及污水泵连接预处理单元，压泥机脱水经污水泵输送至预处理单元循环处理。
本发明还公开了一种引用上述油田压裂返排液处理系统的油田压裂返排液处理方法，包括如下步骤：
1)、预处理：调试好预处理剂的加药量，由预处理剂加药装置通过加药泵将预处理剂输送至预处理单元的来液管线，通过来液提升泵打至预处理反应罐进行预处理反应；
2)、混凝净化：进行预处理反应后的压裂返排液废液经反应提升泵打至混凝净化单元，同时通过净水剂加药装置往进入混凝净化单元的管线上加入净水剂，已经加入净水剂的废液先进入进水箱，接着进入沉降池进行沉降分离，接着进入混凝反应池，再进入沉降分离池进行沉降分离，通过絮凝剂加药装置向混凝净化单元中加入絮凝剂；通过加入的净水剂以及絮凝剂实现混凝净化反应，可去除大量的悬浮物和含油，两次沉降底部产生的污泥输送至压泥装置单元，沉降分离池出水进入出水箱，由出水箱输送至过滤缓冲单元；
3)、过滤缓冲：经过混凝净化的压裂返排液出水经过提升泵打至过滤缓冲单元的过滤缓冲罐，进一步去除压裂返排液出水当中细小悬浮物、含油、色度及其他物质，过滤缓冲罐底部产生的污泥输送至压泥装置单元；
4)、深度处理：过滤缓冲单元的压裂返排液出水由管线输送至一体化设备单元进行深度处理，压裂返排液首先进入初滤系统的初滤池进行初滤处理，再进入精滤池进行精滤，过滤系统内部存在机械转动，使处理液体快速转动伴随循环系统进行运转，同时产生离心力使得液体当中游离的油类、废渣与液体分离，压裂返排液从一体化设备单元的底部进入，中上部排出进入净化水罐；深度处理产生的废渣、污泥输送至压泥装置单元；
5)、反洗：通过反洗单元对一体化设备单元进行反冲洗，反洗残留在过滤器当中的废渣，反洗完全后排入排污管线一起输送至压泥装置单元；
6)、压泥处理：经过混凝净化单元、一体化设备单元和过滤缓冲单元的压裂返排液废水运行处理过程中，在反应器底部会沉降大量的污泥和废渣，沉降、反洗产生的污泥和废渣输送污泥罐汇集后进入压泥机；污泥进入污泥罐后投放脱水剂脱水，再送至压泥机处理，压泥机脱水经污水泵输送至预处理单元循环处理。
本发明中油田压裂返排液处理系统结合现场技术运行过程的实验如下：
(1)分别配制200～600mg/l浓度的预处理剂、300～1000mg/l浓度的净水剂、4～15mg/l的絮凝剂；结合现场运行过程中，来液及处理系统出水的水质状况，现场净水药剂加量分阶段进行调整，加药的确定是在室内烧杯实验作为基础研究从而确定初步加药量，再通过现场中实验运行中不断调试，从而选取最佳的加药量以满足生产要求，以上预处理剂、净水剂、絮凝剂浓度为最佳加药量。
(2)该作业区未采用本发明处理系统之前，现场使用原来的工艺和设备，据现场监测数据显示，悬浮物平均54mg/l，含油平均81.9mg/l，10ml抽滤时间平均为735s，粒径中值2.90μm，瞬时流量为11.71m3；该作业区压裂返排液监测各项指标都是严重超标，工艺处理不能满足现场生产需求，现将未使用本发明之前的数据如表1所示：
表1未采用本发明之前现场运行数据
(3)本发明实验采用预处理+混凝沉降+过滤的处理工艺，对该作业区压裂返排液进行回注达标处理。场地占地30m×30m，处理工艺流程如附图1所示，设计处理量10m3/h，开启现场运行设备后在预处理单元投加200mg/l的预处理剂，进行缓冲预处理，将300mg/l的净水剂加入混凝净化单元的净化装置净化沉降，将4mg/l的絮凝剂加入混凝净化单元的絮凝反应装置絮凝沉降；经过过滤缓冲单元及一体化设备单元的出水现场取样进行各项指标检测，现场监测数据如表2所示：
表2现场中试试验运行数据
经过15天的现场运行监测，水质检测结果表明，(100ml/s)抽滤时间≤120/s；抽滤以上时间均在指标以内，悬浮物含量、含油量一直处于平稳达标状态。根据现场监测结果调试絮凝剂、净水剂加药量，加量进行调试之后，抽滤时间保持平稳状态，符合试验技术要求；总之，本发明应用现场中试净水效果达到了预期效果。
该油田作业区使用本发明以来，压裂返排液处理合格回注已经成为常态化，从现场监测数据来看悬浮物含量：≤7mg/l；含油：≤3mg/l；粒径中值：≤1μm；腐蚀速率≤0.076mm/a；100ml水样抽滤时间：≤2min(滤膜平均孔径为0.45μm)；该油田作业区压裂返排液直接净化处理回注技术成为了当前实用技术，为油田增产带来了收益，解决了油田作业区压裂返排液处理难度大的问题，为油田环保做出了贡献。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。