利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置的制作方法

本技术属于油气田废水处理领域，涉及一种利用粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置。

背景技术：

1、油气田压裂施工需要大量清水以配置压裂液。另外，压裂作业施工完成后，60%～80%的压裂液会被渐渐地返排至地面，形成大量粘度高、组成复杂的压裂返排液。将返排液处理后的水循环回用于配制压裂液是一种节能环保的有效途径，可实现水资源的循环利用、减轻压裂返排液对环境的污染。

2、目前，残留硼含量是制约胍胶压裂返排液回配用水处理的关键难点。胍胶压裂返排液经过化学氧化、絮凝等常规处理后虽可去除返排液中的悬浮物、高价离子 ca2+、mg2+等污染物，却不能有效降低残余交联剂的硼含量，处理后的水中硼离子含量仍达到几十毫克每升，含量较高。当处理后的返排液中含有较高浓度硼时，在ph 9~11 的碱性条件下回用配制瓜胶压裂液时，残留的高浓度硼离子会在地面与瓜胶基液部分提前交联形成胶团，无法在后续形成均匀的冻胶压裂液，从而导致砂堵，影响压裂正常施工。胍胶压裂返排液的回配用水要严格控制残留硼离子浓度不高于5.0mg/l，满足陕西省地方标准《db 61/t 1248-2019 压裂返排液回配压裂液用水水质要求》对回配瓜胶压裂液用水中硼离子浓度要求。因此，有效的深度除硼工艺对返排液回用至关重要。

3、目前已报道的除硼方法有沉淀法、化学混凝法、电絮凝法、离子交换树脂、膜分离法等。沉淀法和化学混凝适用于高浓度含硼废水除硼的预处理，无法将硼含量降至5 mg/l以下，且药剂用量大，反应后体系会产生大量污泥；电絮凝、膜分离法设备复杂，运行成本高；离子交换法虽除硼效果好，但树脂价格昂贵、强度低、且再生困难。

4、粉煤灰是燃煤电厂煤炭燃烧产生的大宗固体废物之一。由于具有丰富的孔结构使其比表面积较大，且表面存在不饱和化学键，因此，物理吸附和化学吸附能力较高，这些性质决定了粉煤灰能够在水处理中起到较好的作用。粉煤灰能够广泛应用于各类污水和废水的处理，对水中的磷、氟、重金属离子、染料、表面活性剂、酚、油类等都可以较好的去除。此外，粉煤灰对水中硼离子也具有较好的去除作用。如，polat.h等用粉煤灰对海水中的硼进行探究，当ph为9，l/s=1:10，t>6 h时，粉煤灰对硼的去除率达到95%。s.yuksel 等对以粉煤灰去除水中的硼进行了研究，结果表明，对浓度为1 mmol/l 的含硼废水，在温度为25 ℃、ph 为10、吸附时间为24 h 的条件下，当粉煤灰投加量从20 g/l 增至100 g/l 时，硼的去除率从47%增至94%。

5、此外，常规化学絮凝-沉淀技术虽然可以作为压裂返排液回配用水处理的前处理工艺，但存在投药量较大，絮体结构松散，沉降时间长，沉淀池占地面积较大等问题。磁絮凝技术是指通过向絮体中加入磁种，磁种可和絮凝剂与水体中的胶体颗粒形成比重较大且密实的磁性絮体，从而借助外磁场力作用实现絮体高效的快速沉降。

6、因此，研制一种工艺流程简单、操作方便的胍胶压裂返排液磁絮凝-粉煤灰吸附深度除硼装置，可极大减少压裂施工对清水的需求，减少絮凝剂等水处理药剂投加量，具有绿色环保、减少碳排放、节约水资源、保护环境的重要现实意义。特别是对陕北、四川等交通不便的多山地区和新疆、内蒙等缺水地区的丛式井压裂现场意义更为深远。

技术实现思路

1、本实用新型旨在针对上述问题，提出一种工艺流程简单、操作方便、药剂成本低的深度除硼装置，使得处理后水各项指标满足胍胶压裂液回配用水要求。

2、本实用新型的技术方案在于：

3、一种利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，包括依次连接的破胶液生成装置、磁絮凝沉淀装置、双滤料过滤器、除硼吸附塔以及净化水罐；其中，

4、所述磁絮凝沉淀装置包括依次连接的混凝池及沉淀池；

5、所述混凝池包括依次连接的第一混凝池及第二混凝池；第一混凝池设有破胶液入口、沉淀剂加药口、混凝剂加药口及第一混凝出口，破胶液入口连接至破胶液生成装置；第二混凝池设有第二混凝入口、助凝剂加药口、磁种入口及第二混凝出口；第一混凝出口及第二混凝入口贯通；

6、所述沉淀池顶部设有入液口及出液口，底部设有污泥出口；

7、所述双滤料过滤器从下至上依次为石英砂滤层及无烟煤滤层；双滤料过滤器的入口连接至出液口；

8、所述除硼吸附塔为粉煤灰吸附塔。

9、还包括磁种回收装置，所述磁种回收装置包括依次连接的磁种回收管、磁种回收器及磁种输入管，磁种回收管的入口端连接至污泥出口，磁种输入管的出口端连接至磁种入口。

10、所述破胶液生成装置包括氧化罐，所述氧化罐上设有胍胶压裂返排液入口以及氧化剂加药口。

11、还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括位于第一混凝池的第一搅拌装置及位于第二混凝池的第二搅拌装置；所述第一搅拌装置包括位于第一混凝池内的第一搅拌杆及位于第一混凝池外的第一电机，第一搅拌杆与第一电机的输出轴连接；第二搅拌装置包括位于第二混凝池内的第二搅拌杆及位于第二混凝池外的第二电机，第二搅拌杆与第二电机的输出轴连接。

12、所述双滤料过滤器从下至上依次为第一磁铁矿石层及第二磁铁矿石层，第一磁铁矿石层上承托有石英砂滤层，第二磁铁矿石层上承托有无烟煤滤层。

13、所述胍胶压裂返排液入口通过进水泵连接外界胍胶压裂返排液，所述氧化剂加药口通过加药泵连接有氧化剂加药罐；所述沉淀剂加药口连接有沉淀剂加药罐，混凝剂加药口连接有混凝剂加药罐；助凝剂加药口连接至助凝剂加药罐。

14、所述沉淀池为斜板沉淀池。

15、本实用新型的技术效果在于：

16、1、本实用新型采用的磁絮凝工艺，相比传统絮凝工艺，化学药剂投加量减少，产生的絮体密实，能快速沉降；磁絮体分离后磁种可进行循环利用，从而可降低处理成本；

17、2、本实用新型将电厂、化工厂等产生的废弃粉煤灰作为除硼吸附剂，属于废弃资源回收利用，且粉煤灰价格低廉、易获取；

18、3、本实用新型可有效使处理后的净化水硼离子含量降低至5 mg/l以下，满足回配压裂液配液用水中对硼含量要求；也可使其他影响回配压裂液的污染指标满足陕西省地方标准《压裂返排液回配压裂液用水水质要求》db61/t 1248-2019水质要求；

19、4、本实用新型简单、有效，流程短、设备投资少，占地面积小，可撬装使用，适合高山、沙漠等交通不便地区的施工井场处理胍胶压裂返排液。

技术特征：

1.一种利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：包括依次连接的破胶液生成装置、磁絮凝沉淀装置、双滤料过滤器(5)、除硼吸附塔以及净化水罐(7)；其中，

2.根据权利要求1所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：还包括磁种回收装置，所述磁种回收装置包括依次连接的磁种回收管、磁种回收器(8)及磁种输入管，磁种回收管的入口端连接至污泥出口，磁种输入管的出口端连接至磁种入口。

3.根据权利要求2所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：所述破胶液生成装置包括氧化罐(1)，所述氧化罐(1)上设有胍胶压裂返排液入口以及氧化剂加药口。

4.根据权利要求3所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：还包括搅拌装置，所述搅拌装置包括位于第一混凝池(2)的第一搅拌装置及位于第二混凝池(3)的第二搅拌装置；所述第一搅拌装置包括位于第一混凝池(2)内的第一搅拌杆(22)及位于第一混凝池(2)外的第一电机(20)，第一搅拌杆(22)与第一电机(20)的输出轴连接；第二搅拌装置包括位于第二混凝池(3)内的第二搅拌杆(23)及位于第二混凝池(3)外的第二电机(21)，第二搅拌杆(23)与第二电机(21)的输出轴连接。

5.根据权利要求4所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：所述双滤料过滤器(5)从下至上依次为第一磁铁矿石层(13)及第二磁铁矿石层(15)，第一磁铁矿石层(13)上承托有石英砂滤层 (14)，第二磁铁矿石层(15)上承托有无烟煤滤层(16)。

6.根据权利要求5所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：所述胍胶压裂返排液入口通过进水泵(18)连接外界胍胶压裂返排液，所述氧化剂加药口通过加药泵(19)连接有氧化剂加药罐(9)；所述沉淀剂加药口连接有沉淀剂加药罐(10)，混凝剂加药口连接有混凝剂加药罐(11)；助凝剂加药口连接至助凝剂加药罐(12)。

7.根据权利要求6所述利用磁絮凝-粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，其特征在于：所述沉淀池(4)为斜板沉淀池(4)。

技术总结
本技术属于油气田废水处理领域，涉及一种利用粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置。一种利用磁絮凝‑粉煤灰吸附的胍胶压裂返排液深度除硼装置，包括依次连接的破胶液生成装置、磁絮凝沉淀装置、双滤料过滤器、除硼吸附塔以及净化水罐；本技术采用的磁絮凝工艺，相比传统絮凝工艺，化学药剂投加量减少，产生的絮体密实，能快速沉降；磁絮体分离后磁种可进行循环利用，从而可降低处理成本。

技术研发人员：董晨曦,马天奇,王丹丹,杨添麒,张淑侠,司小明,吕雷,王珂,陈林皓,黄子萌
受保护的技术使用者：陕西延长石油（集团）有限责任公司
技术研发日：20221108
技术公布日：2024/1/13