压裂返排液的处理系统论文和设计-陈天欣

全文摘要

本实用新型公开了一种压裂返排液的处理系统，属于水处理技术领域。该处理系统包括：提升泵、第一反应罐、第一加药箱、第二加药箱、第二反应罐、第三加药箱、浓缩罐、管式微滤单元和反渗透单元，提升泵的出水口、第一反应罐的进水口和出水口、第二反应罐的进水口和出水口、浓缩罐的进水口和清液出水口、管式微滤单元的进水口和清液出水口、反渗透单元的进水口依次连通，管式微滤单元的浊液出水口与浓缩罐的回流口连通，第一加药箱和第二加药箱分别与第一反应罐连通，第三加药箱与所述第二反应罐连通。本实用新型通过在第一反应罐和第二反应罐内对压裂返排液的化学处理，再经管式微滤单元微过滤，以及反渗透单元的反渗透处理，实现对压裂返排液的处理。

主设计要求

1.一种压裂返排液的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：提升泵(1)、第一反应罐(2)、第一加药箱(3)、第二加药箱(4)、第二反应罐(5)、第三加药箱(6)、浓缩罐(7)、管式微滤单元(8)和反渗透单元(9)；所述提升泵(1)的出水口与所述第一反应罐(2)的进水口连通，所述第一反应罐(2)的出水口与所述第二反应罐(5)的进水口连通，所述第二反应罐(5)的出水口与所述浓缩罐(7)的进水口连通，所述浓缩罐(7)的清液出水口与所述管式微滤单元(8)的进水口连通，所述管式微滤单元(8)的浊液出水口与所述浓缩罐(7)的回流口连通，所述管式微滤单元(8)的清液出水口与所述反渗透单元(9)的进水口连通，所述第一加药箱(3)和所述第二加药箱(4)分别与所述第一反应罐(2)连通，所述第三加药箱(6)与所述第二反应罐(5)连通；所述第一反应罐(2)用于对所述提升泵(1)泵入的压裂返排液、所述第一加药箱(3)加入的混凝剂和所述第二加药箱(4)加入的氢氧化钠进行反应，以得到第一反应液，所述第二反应罐(5)用于对所述第一反应罐(2)输送的第一反应液和所述第三加药箱(6)加入的碳酸钠进行反应，以得到第二反应液，所述浓缩罐(7)用于缓冲并沉淀所述第二反应罐(5)输送的第二反应液，所述管式微滤单元(8)用于对所述浓缩罐(7)输送的浓缩清液进行微过滤；所述反渗透单元(9)用于对所述管式微滤单元(8)输送的微滤清液进行脱盐处理。

设计方案

1.一种压裂返排液的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：提升泵(1)、第一反应罐(2)、第一加药箱(3)、第二加药箱(4)、第二反应罐(5)、第三加药箱(6)、浓缩罐(7)、管式微滤单元(8)和反渗透单元(9)；

所述提升泵(1)的出水口与所述第一反应罐(2)的进水口连通，所述第一反应罐(2)的出水口与所述第二反应罐(5)的进水口连通，所述第二反应罐(5)的出水口与所述浓缩罐(7)的进水口连通，所述浓缩罐(7)的清液出水口与所述管式微滤单元(8)的进水口连通，所述管式微滤单元(8)的浊液出水口与所述浓缩罐(7)的回流口连通，所述管式微滤单元(8)的清液出水口与所述反渗透单元(9)的进水口连通，所述第一加药箱(3)和所述第二加药箱(4)分别与所述第一反应罐(2)连通，所述第三加药箱(6)与所述第二反应罐(5)连通；

所述第一反应罐(2)用于对所述提升泵(1)泵入的压裂返排液、所述第一加药箱(3)加入的混凝剂和所述第二加药箱(4)加入的氢氧化钠进行反应，以得到第一反应液，所述第二反应罐(5)用于对所述第一反应罐(2)输送的第一反应液和所述第三加药箱(6)加入的碳酸钠进行反应，以得到第二反应液，所述浓缩罐(7)用于缓冲并沉淀所述第二反应罐(5)输送的第二反应液，所述管式微滤单元(8)用于对所述浓缩罐(7)输送的浓缩清液进行微过滤；所述反渗透单元(9)用于对所述管式微滤单元(8)输送的微滤清液进行脱盐处理。

2.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述管式微滤单元(8)包括第一高压泵(81)和管式微滤膜(82)；

所述第一高压泵(81)的吸入口与所述浓缩罐(7)的清液出水口连通，所述第一高压泵(81)的出水口与所述管式微滤单元(8)的进水口连通，所述管式微滤膜(82)的浊液出水口与所述浓缩罐(7)的回流口连通，所述管式微滤膜(82)的清液出水口与所述反渗透单元(9)的进水口连通；

所述第一高压泵(81)用于抽吸所述浓缩罐(7)内缓冲沉淀后的浓缩清液，并泵入所述管式微滤膜(82)，所述管式微滤膜(82)用于对所述第一高压泵(81) 泵入的浓缩清液进行微过滤。

3.如权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述管式微滤膜(82)的截流孔径不大于0.15微米。

4.如权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述管式微滤单元(8)还包括储水箱(83)和反冲洗系统(84)；

所述储水箱(83)连通在所述管式微滤膜(82)的清液出水口和所述反渗透单元(9)的进水口之间，所述反冲洗系统(84)用于对所述管式微滤膜(82)进行反冲洗。

5.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述反渗透单元(9)包括缓冲罐(91)、第四加药箱(92)、第二高压泵(93)、保安过滤器(94)和反渗透罐(95)；

所述缓冲罐(91)的进水口与所述管式微滤单元(8)的清液出水口连通，所述第四加药箱(92)与所述缓冲罐(91)连通，所述第二高压泵(93)的吸入口与所述缓冲罐(91)的出水口连通，所述第二高压泵(93)的出水口与所述保安过滤器(94)的进水口连通，所述保安过滤器(94)的出水口与所述反渗透罐(95)的进水口连通；

所述缓冲罐(91)用于对所述管式微滤单元(8)微过滤后输送的微滤清液和所述第四加药箱(92)加入的化学药剂进行反应，以调整微滤清液的pH值，所述第二高压泵(93)用于抽吸所述缓冲罐(91)内pH值调整后的微滤清液，并泵入至所述保安过滤器(94)进行过滤，所述反渗透罐(95)用于通过内部设置的反渗透膜对所述保安过滤器(94)过滤后的滤液进行分离。

6.如权利要求1-5任一所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括污泥浓缩罐(10)、板框压滤机(11)和第五加药箱(12)；

所述污泥浓缩罐(10)的进水口与所述浓缩罐(7)的浊液出水口连通，所述污泥浓缩罐(10)的出水口与所述板框压滤机(11)的进水口连通，所述板框压滤机(11)的出水口与所述浓缩罐(7)的回流口连通，所述第五加药箱(12) 与所述污泥浓缩罐(10)连通；

所述污泥浓缩罐(10)用于对所述浓缩罐(7)内缓冲沉淀后输送的浓缩浊液和所述第五加药箱(12)加入的絮凝剂进行反应，以得到絮凝浊液，所述板框压滤机(11)用于对所述污泥浓缩罐(10)输送的絮凝浊液进行固液分离。

7.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括曝气池(13)，所述曝气池(13)连通在所述提升泵(1)和所述第一反应罐(2)之间，所述曝气池(13)内设置有曝气装置，所述曝气装置用于在所述压裂返排液的总铁浓度大于第一预设数值，和\/或所述压裂返排液的石油类污染物浓度大于第二预设数值时，向所述提升泵(1)泵入的压裂返排液中曝气。

8.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括第六加药箱(14)，所述第六加药箱(14)与所述第二反应罐(5)连通，所述第六加药箱(14)用于在所述压裂返排液的化学需氧量COD浓度大于第三预设阈值时，向所述第二反应罐(5)收集的第一反应液中加入次氯酸钠；

所述处理系统还包括第七加药箱(15)，所述第七加药箱(15)与所述反渗透单元(9)连通，所述第七加药箱(15)用于向所述反渗透单元(9)收集的微滤清液中加入亚硫酸钠。

9.如权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括第一搅拌机构(16)和第二搅拌机构(17)，所述第一搅拌机构(16)固定在所述第一反应罐(2)内，所述第二搅拌机构(17)固定在所述第二反应罐(5)内。

10.如权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述第一搅拌机构(16)和所述第二搅拌机构(17)均为旋转叶片，所述第一搅拌机构(16)固定在所述第一反应罐(2)的底部，所述第二搅拌机构(17)固定在所述第二反应罐(5)的底部。

设计说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别涉及一种压裂返排液的处理系统。

背景技术

页岩气是指赋存于富有有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气虽然是一种清洁能源，但其开采过程可能带来新的环境污染问题，尤其是在页岩气压裂作用过程中，15％～75％左右的压裂液会随页岩气返排，在进行气液分离后得到压裂返排液，也叫返排废水。由于压裂返排液包括地层地下水、压裂液和钻屑等，导致压裂返排液具有高盐、高矿化度、高色度、可生化性差和难处理等特点。如果将压裂返排液直接排放，则很容易降低水体中的溶解含氧量，对水体的生态环境造成破坏性影响。

相关技术中，可以通过自然蒸发处理、冻融处理、过滤处理和蒸馏处理等方式对压裂返排液进行处理，从而避免压裂返排液的直接排放，进而避免了对水体的生态环境造成的破坏性影响。其中，自然蒸发处理是指依靠日照对返排液进行自然蒸发，去除水分，剩余盐类和淤泥采用固化处理。冻融处理是指将压裂返排液冷冻至冰点以下结冰，盐因溶解度降低而析出，使冰的盐浓度降低，在将冰加热融化得到低浓度盐水，从而实现盐和水的分离。过滤处理是指通过过滤器和\/或活性炭去除机械杂质\/悬浮物等。蒸馏处理是指利用固液组分的沸点不同，对压裂返排液进行加热，以蒸发水分实现固液的分离。

设计人发现，相关技术至少存在以下技术问题：

自然蒸发处理的处理能力小，处理周期长，且受温度和土地的限制较大；冻融处理受地理气候的限制，需要足够的冰冻天气，不利于工业化处理；过滤处理受过滤器滤孔孔径的限制，且压裂返排液中的细菌会产生浊液，从而很容易堵塞过滤器；蒸馏处理中需要对蒸馏出的水进行冷凝回收利用，从而增加了经济成本。

发明内容

本发明提供了一种压裂返排液的处理系统，可以解决压裂返排液处理时环境限制的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种压裂返排液的处理系统，所述处理系统包括：提升泵、第一反应罐、第一加药箱、第二加药箱、第二反应罐、第三加药箱、浓缩罐、管式微滤单元和反渗透单元；

所述提升泵的出水口与所述第一反应罐的进水口连通，所述第一反应罐的出水口与所述第二反应罐的进水口连通，所述第二反应罐的出水口与所述浓缩罐的进水口连通，所述浓缩罐的清液出水口与所述管式微滤单元的进水口连通，所述管式微滤单元的浊液出水口与所述浓缩罐的回流口连通，所述管式微滤单元的清液出水口与所述反渗透单元的进水口连通，所述第一加药箱和所述第二加药箱分别与所述第一反应罐连通，所述第三加药箱与所述第二反应罐连通；

所述第一反应罐用于对所述提升泵泵入的压裂返排液、所述第一加药箱加入的混凝剂和所述第二加药箱加入的氢氧化钠进行反应，以得到第一反应液，所述第二反应罐用于对所述第一反应罐输送的第一反应液和所述第三加药箱加入的碳酸钠进行反应，以得到第二反应液，所述浓缩罐用于缓冲并沉淀所述第二反应罐输送的第二反应液，所述管式微滤单元用于对所述浓缩罐输送的浓缩清液进行微过滤；所述反渗透单元用于对所述管式微滤单元输送的微滤清液进行脱盐处理。

可选地，所述管式微滤单元包括第一高压泵和管式微滤膜；

所述第一高压泵的吸入口与所述浓缩罐的清液出水口连通，所述第一高压泵的出水口与所述管式微滤单元的进水口连通，所述管式微滤膜的浊液出水口与所述浓缩罐的回流口连通，所述管式微滤膜的清液出水口与所述反渗透单元的进水口连通；

所述第一高压泵用于抽吸所述浓缩罐内缓冲沉淀后的浓缩清液，并泵入所述管式微滤膜，所述管式微滤膜用于对所述第一高压泵泵入的浓缩清液进行微过滤。

可选地，所述管式微滤膜的截流孔径不大于0.15微米。

可选地，所述管式微滤单元还包括储水箱和反冲洗系统；

所述储水箱连通在所述管式微滤膜的清液出水口和所述反渗透单元的进水口之间，所述反冲洗系统用于对所述管式微滤膜进行反冲洗。

可选地，所述反渗透单元包括缓冲罐、第四加药箱、第二高压泵、保安过滤器和反渗透罐；

所述缓冲罐的进水口与所述管式微滤单元的清液出水口连通，所述第四加药箱与所述缓冲罐连通，所述第二高压泵的吸入口与所述缓冲罐的出水口连通，所述第二高压泵的出水口与所述保安过滤器的进水口连通，所述保安过滤器的出水口与所述反渗透罐的进水口连通；

所述缓冲罐用于对所述管式微滤单元微过滤后输送的微滤清液和所述第四加药箱加入的化学药剂进行反应，以调整微滤清液的pH值，所述第二高压泵用于抽吸所述缓冲罐内pH值调整后的微滤清液，并泵入至所述保安过滤器进行过滤，所述反渗透罐用于通过内部设置的反渗透膜对所述保安过滤器过滤后的滤液进行分离。

可选地，所述处理系统还包括污泥浓缩罐、板框压滤机和第五加药箱；

所述污泥浓缩罐的进水口与所述浓缩罐的浊液出水口连通，所述污泥浓缩罐的出水口与所述板框压滤机的进水口连通，所述板框压滤机的出水口与所述浓缩罐的回流口连通，所述第五加药箱与所述污泥浓缩罐连通；

所述污泥浓缩罐用于对所述浓缩罐内缓冲沉淀后输送的浓缩浊液和所述第五加药箱加入的絮凝剂进行反应，以得到絮凝浊液，所述板框压滤机用于对所述污泥浓缩罐输送的絮凝浊液进行固液分离。

可选地，所述处理系统还包括曝气池，所述曝气池连通在所述提升泵和所述第一反应罐之间，所述曝气池内设置有曝气装置，所述曝气装置用于在所述压力返排液的总铁浓度大于第一预设数值，和\/或所述压力返排液的石油类污染物浓度大于第二预设数值时，向所述提升泵泵入的压裂返排液中曝气。

可选地，所述处理系统还包括第六加药箱，所述第六加药箱与所述第二反应罐连通，所述第六加药箱用于在所述压力返排液的COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)浓度大于第三预设阈值时，向所述第二反应罐收集的第一反应液中加入次氯酸钠；

所述处理系统还包括第七加药箱，所述第七加药箱与所述反渗透单元连通，所述第七加药箱用于向所述反渗透单元收集的微滤清液中加入亚硫酸钠。

可选地，所述处理系统还包括第一搅拌机构和第二搅拌机构，所述第一搅拌机构固定在所述第一反应罐内，所述第二搅拌机构固定在所述第二反应罐内。

可选地，所述第一搅拌机构和所述第二搅拌机构均为旋转叶片，所述第一搅拌机构固定在所述第一反应罐的底部，所述第二搅拌机构固定在所述第二反应罐的底部。

本发明提供的技术方案带来的有益效果至少可以包括：

本发明通过提升泵将返排池内的压裂返排液泵入第一反应罐内，并在加入混凝剂和氢氧化钠后，通过反应得到第一反应液，接着将第一反应液输送至第二反应罐，并在第二反应罐内加入碳酸钠，以在第一反应液的基础上通过反应得到第二反应液。之后，为了避免第二反应液的浓度不均匀，在通过管式微滤单元时降低微过滤效果，可以先将第二反应液输送至浓缩罐，在通过浓缩罐进行缓冲、沉淀后，再将浓缩罐内的浓缩清液输送至管式微滤单元，以通过管式微滤单元对浓缩清液进行微过滤处理，并将微过滤后得到的微滤清液输送至反渗透单元进行脱盐处理，从而实现对压裂返排液的处理，避免了外界环境的限制。另外，微过滤后得到的微滤浊液可以回流至浓缩罐，以进行循环处理，从而提高了压裂返排液的处理效果，避免了在压裂返排液的处理过程中，对外界环境造成的破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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是本发明实施例提供的一种压裂返排液的处理系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种压裂返排液的处理系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种管式微滤单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种反渗透单元的结构示意图。

附图标记：

1：提升泵；2：第一反应罐；3：第一加药箱；4：第二加药箱；5：第二反应罐；6：第三加药箱；7：浓缩罐；8：管式微滤单元；9：反渗透单元；10：污泥浓缩罐；11：板框压滤机；12：第五加药箱；13：曝气池；14：第六加药箱；15：第七加药箱；16：第一搅拌机；17：第二搅拌机构；

81：第一高压泵；82：管式微滤膜；83：储水箱；84：反冲洗系统；

91：缓冲罐；92：第四加药箱；93：第二高压；94：保安过滤器；95：反渗透罐。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1示例了本发明实施例提供的一种压裂返排液的处理系统的结构示意图。如附图1所示，处理系统包括：提升泵1、第一反应罐2、第一加药箱3、第二加药箱4、第二反应罐5、第三加药箱6、浓缩罐7、管式微滤单元8和反渗透单元9，提升泵1的出水口与第一反应罐2的进水口连通，第一反应罐2的出水口与第二反应罐5的进水口连通，第二反应罐5的出水口与浓缩罐7的进水口连通，浓缩罐7的清液出水口与管式微滤单元8的进水口连通，管式微滤单元8的浊液出水口与浓缩罐7的回流口连通，管式微滤单元8的清液出水口与反渗透单元9的进水口连通，第一加药箱3和第二加药箱4分别与第一反应罐2连通，第三加药箱6与第二反应罐5连通。第一反应罐2用于对提升泵1泵入的压裂返排液、第一加药箱3加入的混凝剂和第二加药箱4加入的氢氧化钠进行反应，以得到第一反应液，第二反应罐5用于对第一反应罐2输送的第一反应液和第三加药箱6加入的碳酸钠进行反应，以得到第二反应液，浓缩罐7用于缓冲并沉淀第二反应罐5输送的第二反应液，管式微滤单元8用于对浓缩罐7输送的浓缩清液进行微过滤；反渗透单元9用于对管式微滤单元8输送的微滤清液进行脱盐处理。

本发明实施例中，对于返排在返排池内的压裂返排液，可以通过提升泵1将压裂返排液泵入第一反应罐2内，并在第一反应罐2内对泵入的压裂返排液、第一加药箱3加入的混凝剂和第二加药箱4加入的氢氧化钠进行反应，并在得到第一反应液后输送至第二反应罐5，在第二反应罐5内对第一反应液和第三加药箱6加入的碳酸钠进行反应，以得到第二反应液。为了避免第二反应液浓度的不均匀，在浓缩罐7内对第二反应液进行缓冲，同时进行沉淀，并将沉淀后得到的浓缩清液输送至管式微滤单元8，以通过管式微滤单元8对浓缩清液进行微过滤，并将微过滤后得到的微滤清液输送至反渗透单元9进行脱盐处理，从而实现对压裂返排液的处理，避免了外界环境的限制，同时降低了压裂返排液的处理成本。另外，由于微过滤后得到的微滤浊液可以回流至浓缩罐7进行循环处理，从而提高了压裂返排液的处理效果，避免了在压裂返排液的处理过程中，因微滤浊液的外排对环境造成的破坏。

其中，浓缩清液是指浓缩罐7内收集的第二反应液在进行预设时长的沉淀后，浓缩罐内上部的清液，浓缩浊液是指浓缩罐7内收集的第二反应液在进行预设时长的沉淀后，浓缩罐内下部的浊液。第一反应罐2与第二反应罐5之间，以及第二反应罐5与浓缩罐7之间可以设置增压泵，以将在第一反应罐2内得到的第一反应液输送至第二反应罐5，将在第二反应罐5内得到的第二反应液输送至浓缩罐7。当然，第一反应罐2与第二反应罐5之间，以及第二反应罐5与浓缩罐7之间还可以依靠液体自身的重力进行自流，此时第一反应罐2的出水口位于第二反应罐5的进水口的上方，第二反应罐5的出水口位于浓缩罐7的进水口的上方。加入第一反应罐2中的混凝剂可以为氯化铁，当然也可以为其他化学物质，且每升压裂返排液中，氯化铁的加入量范围可以为1-20毫克，氢氧化钠的加入量范围可以为50-800毫克，且需要保证得到的第一反应液的pH值不小于10。加入第二反应罐5中的碳酸钠的加入量可以根据第一反应液的体积进行控制，比如每升第一反应液中，碳酸钠的加入量范围可以为50-3000毫克。

其中，浓缩罐7可以呈倒立的圆台状结构，这样，通过浓缩罐7进行沉淀后的浓缩浊液可以汇聚在浓缩罐7的底部，从而增加了浓缩浊液的聚集度。当然，浓缩罐7也可以为圆筒状结构，本发明实施例对此不做限定。浓缩罐7的回流口可以位于下部，避免微滤浊液回流至浓缩罐7后，对浓缩罐7内的浓缩清液产生搅拌。管式微滤单元8的浊液出水口可以位于浓缩罐7的进水口的上方，这样经管式微滤单元8微过滤处理后得到的微滤浊液可以靠自身重力自流至浓缩罐7。当然，管式微滤单元8的浊液出水口也可以位于浓缩罐7的进水口的下方，这样经管式微滤单元8微过滤处理后得到的微滤浊液可以先收集在储罐中，在经过增压泵将储罐中的微滤浊液泵入到浓缩罐7内。

本实用新型实施例中，在第一反应罐2内和第二反应罐5内分别进行反应以得到第一反应液和第二反应液时，如附图2所示，处理系统还可以包括第一搅拌机构16和第二搅拌机构17，第一搅拌机构16固定在第一反应罐2内，第二搅拌机构17固定在第二反应罐5内，从而可以通过第一搅拌机构16对第一反应罐2内的反应液进行搅拌，通过第二搅拌机构17对第二反应罐5内的反应液进行搅拌，以加快第一反应罐2和第二反应罐5内反应液的反应速度。

其中，第一搅拌机构16和第二搅拌机构17均可以为旋转叶片，此时第一搅拌机构16固定在第一反应罐2的底部，第二搅拌机构17固定在第二反应罐5的底部。当然，第一搅拌机构16和第二搅拌机构17也均可以为搅拌棒等，本实用新型实施例对此不做限定。

需要说明的是，当第一搅拌机构16和第二搅拌机构17均为旋转叶片时，可以在旋转叶片上连接电动机构，以通过电动机构控制旋转叶片的转速，从而更方便地控制反应液的搅拌速度。

本发明实施例中，如附图2所示，处理系统还可以包括污泥浓缩罐10、板框压滤机11和第五加药箱12，污泥浓缩罐10的进水口与浓缩罐7的浊液出水口连通，污泥浓缩罐10的出水口与板框压滤机11的进水口连通，板框压滤机11的出水口与浓缩罐7的回流口连通，第五加药箱12与污泥浓缩罐10连通。污泥浓缩罐10用于对浓缩罐7内缓冲沉淀后输送的浓缩浊液和第五加药箱12加入的絮凝剂进行反应，以得到絮凝浊液，板框压滤机11用于对污泥浓缩罐10输送的絮凝浊液进行固液分离。

在通过浓缩罐7对第二反应罐5输送的第二反应液进行缓冲沉淀，以及管式微滤单元8将微过滤后得到的微滤浊液回流至浓缩罐7后，为了避免浓缩罐7内的浓缩浊液的液位越来越高，可以将浓缩罐7内的浓缩浊液沿浊液出水口输送至污泥浓缩罐10，进而通过第五加药箱12向污泥浓缩罐10内加入絮凝剂，以促使浓缩浊液中的浑浊物加速絮凝，从而得到絮凝浊液。之后再将絮凝浊液输送至板框压滤机11，以对絮凝浊液实现固液分离，得到分离后的泥饼和分离水。其中，分离水可以沿板框压滤机11的出水口继续回流至浓缩罐7，进行循环处理，以提高压裂返排液的处理效果。

其中，浓缩罐7的浓液出水口可以位于浓缩罐7的最底部，且低于浓缩罐7的回流口，这样可以避免板框压滤机11的出水口回流至浓缩罐7后，继续沿浓缩罐7的浊液出水口输送至污泥浓缩罐10。在污泥浓缩罐10内加入的絮凝剂可以为聚丙烯酰胺，且每升浓缩浊液中絮凝剂的加入量范围可以为1-3毫克，在加入絮凝剂后，可以通过搅拌机进行搅拌，以加速浑浊物的絮凝，搅拌过程中的动力梯度可以控制在20-60每秒。

需要说明的是，在将浓缩罐7的浓缩清液和浓缩浊液分别对应输送至管式微滤单元8和污泥浓缩罐10时，浓缩清液的流量与浓缩浊液的流量之间的比值可以控制在6:1-4:1的范围内，避免浓缩清液的流量过大，增加管式微滤单元8的负荷，或者浓缩清液的流量较小，降低压裂返排液的处理效率。

本发明实施例中，在通过管式微滤单元8对浓缩罐7输送的浓缩清液进行微过滤时，如附图3所示，管式微滤单元8可以包括第一高压泵81和管式微滤膜82，第一高压泵81的吸入口与浓缩罐7的清液出水口连通，第一高压泵81的出水口与管式微滤单元8的进水口连通，管式微滤膜82的浊液出水口与浓缩罐7的回流口连通，管式微滤膜82的清液出水口与反渗透单元9的进水口连通。第一高压泵81用于抽吸浓缩罐7内缓冲沉淀后的浓缩清液，并泵入所述管式微滤膜82，管式微滤膜82用于对第一高压泵81泵入的浓缩清液进行微过滤。

其中，在通过管式微滤膜82对浓缩清液进行微过滤时，由于管式微滤膜82的截流孔径较小，可以达到微米级，因此，为了保证微过滤效果，可以通过第一高压泵81抽吸微滤浊液，并泵入管式微滤膜82，从而能够在高压作用下实现浓缩清液的微过滤。其中，管式微滤膜82的截流孔径可以不大于0.15微米。

在通过管式微滤膜82进行微过滤后，管式微滤膜82的内壁上必然附着有污染物，为了避免附着的污染物降低浓缩清液的微过滤效果，或者需要对管式微滤膜82的更换，从而增加的处理成本，如附图3所示，管式微滤单元8还可以包括储水箱83和反冲洗系统84，储水箱83连通在管式微滤膜82的清液出水口和反渗透单元9的进水口之间，反冲洗系统84用于对管式微滤膜82进行反冲洗。这样，在管式微滤膜82进行微过滤预设时长后，可以通过反冲洗系统84促使储水箱83内储存的水进行反循环，也即是沿管式微滤膜82的清液出水口流入，沿管式微滤膜82的进水口流出，从而实现对管式微滤膜82的反冲洗。冲洗得到的冲洗液可以输送至浓缩罐7，以在浓缩罐7内形成浓缩浊液，避免冲洗液的直接外排，对环境造成的污染。

其中，反冲洗系统84可以包括自控系统和反冲洗泵，反冲洗泵的进水口伸入储水箱83内，反冲洗泵的出水口与管式微滤膜82的清液出水口连通，自控系统可以控制管式微滤膜82上进水口对应的阀门和清液出水口对应的阀门开启或关闭，之后启动反冲洗泵，以将储水箱83内的储存的水在管式微滤膜内反循环。

本发明实施例中，在通过反渗透单元9对管式微滤单元8输送的微滤清液进行脱盐处理时，如附图4所示，反渗透单元9可以包括缓冲罐91、第四加药箱92、第二高压泵93、保安过滤器94和反渗透罐95，缓冲罐91的进水口与管式微滤单元8的清液出水口连通，第四加药箱92与缓冲罐91连通，第二高压泵93的吸入口与缓冲罐91的出水口连通，第二高压泵93的出水口与保安过滤器94的进水口连通，保安过滤器94的出水口与反渗透罐95的进水口连通。缓冲罐91用于对管式微滤单元8微过滤后输送的微滤清液和第四加药箱92加入的化学药剂进行反应，以调整微滤清液的pH值，第二高压泵93用于抽吸缓冲罐91内pH值调整后的微滤清液，并泵入至保安过滤器94进行过滤，反渗透罐95用于通过内部设置的反渗透膜对保安过滤器94过滤后的滤液进行分离。

其中，为了提高微滤清液的脱盐效果，以及避免脱盐处理时微滤清液对反渗透罐95的内部设置的反渗透膜造成破坏，可以先对微滤清液的pH值进行调整，比如可以通过第四加药箱92向缓冲罐91内加入氢氧化钠溶液、稀盐酸溶液、还原剂或阻垢剂等，以对管式微滤单元8输送的微滤清液的pH值进行调整，并保证pH值位于7-8之间。之后，再通过保安过滤器94对微滤清液中浊度为1度以上的细小颗粒进行过滤，以避免划伤反渗透罐95内设置的反渗透膜。

本实用新型实施例中，在对压裂返排液进行处理时，为了保证对压裂返排液的处理效果，可以预先对压裂返排液的总铁浓度、石油污染物浓度和COD浓度进行检测，以便于可以基于总铁浓度、石油类污染物浓度和COD浓度进行处理。

当总铁浓度大于第一预设数值，和\/或石油类污染物浓度大于第二预设数值时，如附图1所示，处理系统还可以包括曝气池13，曝气池13连通在提升泵1和第一反应罐2之间，曝气池13内设置有曝气装置，曝气装置用于向提升泵1泵入的压裂返排液中曝气。

其中，提升泵1与第一反应罐2之间可以同时连接有连通管和曝气池13，也即是曝气池13与连通管并联在提升泵1与第一反应罐2之间。当需要通过提升泵1将压裂返排液泵入第一反应罐2时，可以关断提升泵1与曝气池13之间的管路，当需要通过提升泵1将压裂返排液泵入曝气池13时，可以关断提升泵1与第一反应罐2之间的连通管。第一预设数值可以为1.2毫克\/升，第二预设数值可以为10毫克\/升，曝气装置可以包括曝气管路和曝气设备，曝气管路的一端与曝气设备的出气端连通，曝气管路的另一端位于曝气池13的底部，曝气设备可以以空气或氧气等为气源通过曝气管路向曝气池13内曝气，从而通过曝气的氧化作用降低压裂返排液的总铁浓度和石油类污染物浓度。总铁浓度可以为亚铁离子浓度和三价铁离子浓度的总和。

当COD浓度大于第三预设数值时，如附图2所示，处理系统还可以包括第六加药箱14，第六加药箱14与第二反应罐5连通，第六加药箱14用于向第二反应罐5收集的第一反应液中加入次氯酸钠。相应地，如附图2所示，处理系统还包括第七加药箱15，第七加药箱15与反渗透单元9连通，第七加药箱15用于向反渗透单元9收集的微滤清液中加入亚硫酸钠。

其中，第三预设数值可以为100毫克\/升，在第二反应罐5内加入次氯酸钠后，可以在次氯酸钠的氧化作用下降低压裂返排液中的COD浓度，之后为了避免第二反应液中残留次氯酸钠，还可以将第六加药箱14与反渗透单元9包括的缓冲罐91连通，以向缓冲罐91中加入亚硫酸钠，通过亚硫酸钠对残留的次氯酸钠进行中和，从而避免第二反应液中残留的次氯酸钠降低压裂返排液的处理效果。

本发明实施例中，对于返排在返排池内的压裂返排液，当压裂反排液中的总铁浓度大于第一预设数值，和\/或石油类污染物大于第二预设数值时，可以通过提升泵先将压裂返排液泵入曝气池进行氧化，再将氧化后的压裂返排液输送至第一反应罐，并在第一反应罐内对输送的压裂返排液、第一加药箱加入的混凝剂和第二加药箱加入的氢氧化钠进行反应，得到第一反应液并输送至第二反应罐，当压裂返排液中的COD浓度大于第三预设数值时，在第二反应罐内对第一反应液、第三加药箱加入的碳酸钠和第六加药箱加入的次氯酸钠进行反应，以得到第二反应液。为了避免第二反应液浓度的不均匀，在浓缩罐内对第二反应液进行缓冲，同时进行沉淀，并将沉淀后得到的浓缩清液输送至管式微滤单元，以通过管式微滤单元对浓缩清液进行微过滤处理，将微过滤后得到的微滤清液再输送至反渗透单元进行脱盐处理，从而实现对压裂返排液的处理。由于浓缩罐内的浓缩浊液可以输送至污泥浓缩罐，并与第五加药箱加入絮凝剂进行反应，得到絮凝浊液并输送至板框压滤机，以通过板框压滤机进行固液分离，从而降低浓缩罐内浓缩浊液的浓度。另外，由于微过滤后得到的微滤浊液可以回流至浓缩罐，以进行循环处理，从而提高了压裂返排液的处理效果，避免了在压裂返排液的处理过程中，因微滤浊液的外排对环境造成的破坏。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

设计图

压裂返排液的处理系统论文和设计

压裂返排液的处理系统论文和设计-陈天欣

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢