一种压裂返排液处理方法及处理装置与流程

1.本发明涉及油气田废水处理技术领域，更具体地说，涉及一种压裂返排液处理方法及处理装置。


背景技术：

2.油井及气井压裂过程中产生的压裂废液含有难以生物降解的有害物质，如，胶化物质、钙镁离子等，成分复杂、浓度高、黏度大，处理难度大，是油气田较难处理的污水之一。而压裂液无论是排放、回收还是返注回井内地层中后再进行排放或回收，都必须进行水质预处理，否则将对周围环境造成严重污染。而现有技术中，去除压裂返排液中的钙离子时，通常使用碳酸钠，成本较高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种压裂返排液处理方法，通过悬浮物去除处理及除硬处理，去除液体中的各类悬浮物及镁离子钙离子等金属离子，有效去除各类杂质，净化水质；同时，使用硫酸钠去除钙离子，相比于使用碳酸钠，可以显著降低除硬环节的成本。本发明的目的还在于提供一种适用于该处理方法的压裂返排液处理装置。
4.为实现上述目的，本发明提供的一种压裂返排液处理方法，包括有：对压裂返排液进行悬浮物去除处理及去除镁钙离子的除硬处理，所述除硬物质包括硫酸钠。
5.优选地，所述悬浮物去除处理包括有对压裂返排液中胶状物及浮油进行分离处理的破胶除油处理、对酸性分子及盐分子等进行分离的碱性中和处理、对悬浮物进行沉淀的絮凝沉淀处理及对剩余浮油再次分离的二次除油处理。
6.优选地，所述破胶除油处理包括向压裂返排液中加入破胶剂及碱性物质，进行所述破胶除油处理及所述碱性中和处理，并进行第一次沉淀；所述絮凝沉淀处理包括向第一次沉淀之后的液体中加入混凝絮凝药剂，并进行第二次沉淀；所述二次除油处理包括向第二次沉淀之后的液体中加入破胶剂并进行固、液、油的三相分离；向三相分离后的液体中加入所述硫酸钠及混凝絮凝药剂，进行第四次沉淀、澄清液体并分离上清液。
7.优选地，还包括有，对各环节沉淀出的污泥进行浓缩的固液分离处理。
8.优选地，还包括有，将固液分离处理之后而分离出的污泥进行脱水处理，并将脱水处理之后的污泥制作成固状物。
9.优选地，还包括有，对第四次沉淀处理之后的液体进行氧化处理。
10.优选地，使用气浮装置对第二次沉淀处理之后的液体进行所述三相分离。
11.优选地，所述混凝絮凝药剂包括聚丙烯酰胺及聚合氯化铝。
12.优选地，还包括有，所述氧化处理包括向所述第四次沉淀处理之后的液体中注入臭氧。
13.本发明还提供了一种适用于如上所述的压裂返排液处理方法的压裂返排液处理装置，其特征在于，包括有依次相连的一级预沉池、二级预沉池、气浮装置、除硬澄清池及氧
化反应池，还包括有污泥浓缩池及压滤机，所述二级预沉池的底部、所述气浮装置的固体外排口及所述除硬澄清池的底部均通过管道与所述污泥浓缩池相连，所述污泥浓缩池通过管道与所述压滤机的进料口相连。
14.本发明提供的技术方案中，压裂返排液处理方法包括悬浮物去除处理及除硬处理，悬浮物去除处理用于出去各类悬浮物，除硬处理通过向液体中加入除硬物质来用于去除液体中镁离子钙离子等金属离子，两类操作相结合，有效去除液体中的各类杂质，净化水质；而除硬物质中使用硫酸钠去除钙离子，相比于现有技术中使用碳酸钠，一方面，硫酸钠的成本远低于碳酸钠，使用硫酸钠代替碳酸钠可以显著降低除硬环节的花费成本；另一方面，返排液原液中，含有硫酸根而无碳酸根，使用硫酸钠去除钙离子，可以防止液体中多出碳酸根、避免后续还需去除碳酸根，从该角度而言，使用硫酸钠相比于使用碳酸钠也更节约成本。
15.本发明提供的优选技术方案中，悬浮物去除处理包括对压裂返排液中的胶状物及浮油进行分离处理的破胶除油处理、对酸性分子及盐分子等进行分离的碱性中和处理、对悬浮物进行沉淀的絮凝沉淀处理及对剩余浮油再次分离的二次除油处理，对各种待去除物进行针对性去除，且各操作环节结合使用，使返排液中的胶状物、浮油、盐分子、金属离子及悬浮物等都沉淀下来而被有效分离去除，且通过破胶除油处理及二次除油处理，对浮油进行两次去除，还可以起到良好的除油效果，从而提高了对压裂返排液的净化程度。
16.本技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
附图说明
17.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，下面将对实施例或现有技术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。
18.图1为本发明实施例中压裂返排液处理流程的示意图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
20.本具体实施方式的目的在于提供一种压裂返排液处理方法，将破胶除油、碱性中和、絮凝沉淀、二次除油及除硬处理进行结合使用，将水中的污染物有效沉淀分离并有效去除浮油，提高净化程度，且除硬处理中降低了药剂成本，较大程度降低了废液处理的成本。本具体实施方式的目的还在于提供一种适用于该处理方法的压裂返排液处理装置。
21.以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
22.请参考附图1，本实施例提供的一种压裂返排液处理方法，包括悬浮物去除处理及除硬处理，悬浮物去除处理用于出去各类悬浮物，除硬处理通过向液体中加入除硬物质来用于去除液体中镁离子钙离子等金属离子，两类操作相结合，有效去除液体中的各类杂质，净化水质；而除硬物质中使用硫酸钠去除钙离子，相比于现有技术中使用碳酸钠，一方面，由于硫酸钠的市场价低于碳酸钠(目前碳酸钠市场单价约2200元/吨；即使一等品硫酸钠盐市场单价也只是约400元/吨)，使用硫酸钠代替碳酸钠可以显著降低除硬环节的花费成本；另一方面，返排液原液中，含有硫酸根而无碳酸根，使用硫酸钠去除钙离子，可以防止液体中多出碳酸根；即使用硫酸钠去除钙离子后，液体中若有多余的硫酸根，仅需再次调和硫酸根即可，而若使用碳酸钠，液体中含有碳酸根及硫酸根，后续不仅需要去除硫酸根还需要去除碳酸根，操作环节更多，从这个角度而言，使用硫酸钠相比于使用碳酸钠更节约成本。
23.具体而言，悬浮物去除处理包括有对压裂返排液中的胶状物及浮油进行分离处理的破胶除油处理、对酸性分子及盐分子等进行分离的碱性中和处理、对悬浮物进行去除分离的絮凝沉淀处理及对剩余浮油再次分离的二次除油处理；其中，可以首先进行破胶除油处理，通过对胶状物和浮油这类粘性物质进行破除，可以使胶状物、浮油及粘带的悬浮物沉淀下来，降低液体粘稠性，也明显降低返排液中的杂物，同时，首先去除液体中的胶状物和浮油这类具有粘性的物质，非常利于后续液体中进一步沉淀杂质，降低后续杂质沉淀的难度；对酸性分子及盐分子等进行分离的碱性中和处理，可以与破胶除油处理同步进行，酸碱中和产生的沉淀随着粘性物质沉淀，可以增强沉淀程度，提高沉淀率，有效去除液体中的杂质；而后，可以进行絮凝沉淀处理，将液体中的颗粒、未被去除的胶状物、固体物质及未分离的可沉淀物等，再次沉淀分离，有效净化压裂返排液中的杂质；且为了提高浮油的去除率，本实施例进行了二次除油处理，相比于现有技术中只进行一次破胶除油的处理方法，提高了浮油及漂浮物的去除彻底性，浮油去除率提高，液体的粘性得到最大程度的降低，在进行后续处理操作时，也可以增强其它杂质的去除率；再次，可以进行除硬处理，除硬处理包括向液体中加入除硬物质，除硬物质包括石灰、混凝絮凝药剂及硫酸钠，通过石灰及硫酸钠可以使液体中的镁钙等金属离子生成沉淀而分离出来，而在此过程中还加入混凝絮凝药剂，可以加强沉淀物的析出和分离，增强金属离子的去除率。
24.从而，本实施例提供的压裂返排液的处理方法，根据液体中各种待去除物的特点，进行针对性的去除操作，且各操作环节结合使用，至少进行了第四次沉淀及二次除油分离，通过多次加入絮凝药剂及进行的第四次沉淀，可以使返排液中的胶状物、盐分子、金属离子及悬浮物较为彻底沉淀下来而被有效分离去除，且通过破胶除油处理及二次除油处理，两次破胶破乳除油，起到了良好的除油效果，彻底澄清并净化液体，实现压裂返排液的有效达标处理。
25.具体而言，首先，可以将待处理的压裂返排液原液进行物理沉降，进行一个固液的预分离，且如图1所示，待处理的压裂返排液原液，可以根据杂质浓度的不同，分等级储放，达到良好的沉降效果。而后，第一步，向压裂返排液中加入破胶剂及碱性物质如naoh，进行破胶除油处理及碱性中和处理，并进行第一次沉淀；将沉淀物与液体分离。
26.第二步，向经过第一次沉淀之后的液体中加入混凝絮凝药剂，进行絮凝沉淀处理，并进行第二次沉淀；将絮凝物等固体沉淀下来后，对沉淀物及液体进行再次分离。
27.第三步，向第二次沉淀之后的液体中加入破乳剂和混凝絮凝药剂，并进行固、液、
油的三相分离，将液体中剩余的浮油和乳状物进一步分离出来，并相当于进行了第三次沉淀，且完成二次除油处理，极大程度的净化水质；优选方案中，使用气浮装置对液体进行三相分离，净化效果更好，可以更彻底的分离除液体中剩余的浮油。且气浮装置可以设置有两个，分别为一级气浮装置及二级气浮装置，对第二次沉淀之后的液体先后进行两次气浮分离，有效并彻底的去除剩余浮油，澄清水质。
28.第四步，向三相分离后的液体中加入除硬物质，进行第四次沉淀、澄清液体，最后分离上清液；除硬物质包括石灰、硫酸钠和混凝絮凝药剂，石灰与硫酸钠均与液体中的金属离子进行化学反应，生成沉淀、将金属离子分离出；还可以加入少量碳酸钠，药剂种类增多，多种药剂结合使用，来加强反应程度，极大程度的吸收液体中的钙镁等离子；生成的沉淀大部分可以析出并沉淀下来，而加入混凝絮凝药剂可以加强沉淀，将液体中并未析出的硫酸钙等部分及液态中剩余的微小颗粒等絮凝呈团，对液体进行再次的有力净化，澄清水质。混凝絮凝药剂包括聚丙烯酰胺及聚合氯化铝。聚丙烯酰胺及聚合氯化铝都是效果良好的混凝絮凝药剂。
29.如图1所示，在进行除硬处理时，可以分两步进行，首先向三相分离后的液体中加入石灰和混凝絮凝药剂，对镁离子进行沉淀，澄清液体，并将上清液分离出来，然后向分离出的上清液中加入硫酸钠和混凝絮凝药剂，对钙离子进行沉淀分离，而后澄清液体，将上清液分离出来，备用。
30.经过上述四个方面的处理，压裂返排液前后加入了酸碱中和药剂、两次破胶破乳剂、石灰与硫酸铵等除硬药剂、及四次混凝絮凝药剂，进行了至少两次的对于胶状物及浮油等粘性悬浮物的去除，并进行了至少四次的沉淀分离，液体中的各类杂质可以被有力去除，使水体得到有效净化，可以使压裂返排液达到国家规定的回注标准或可以使压裂返排液达到脱盐回用所需的清水标准。
31.压裂返排液在经过上述处理之后，水质已经较为澄清，且由于水中含有大量氯化钠，因此，可以对处理之后的液体进行钠盐分离的回收利用。故，本实施例中，还包括有，对第四次沉淀处理之后的液体进行氧化处理。氧化处理包括向第四次沉淀处理之后的液体中注入臭氧或过氧化钠或亚氯酸钠等强氧化剂。强氧化剂能将水中的有机物逐步降解成为简单的无机物，也能把溶解于水中的污染物氧化为不溶于水而易于从水中分离出来的沉淀。通过氧化处理对液体进行进一步处理之后，液体得到了进一步净化，可将出水的cod及色度指标大幅度降低，进而达到后续钠盐分离的回收利用对于水质的要求。
32.进一步，为防止对周围环境造成二次污染，本实施例中，压裂返排液处理方法，还包括，对在各处理环节中，沉淀分离出的沉淀物即污泥，进行处理。具体，可包括，对各环节沉淀出的污泥进行浓缩的固液分离处理，通过蒸发浓缩，或脱水处理，对污泥内的水分进行压缩；而后，还可以包括，将固液分离处理之后而分离出的污泥进行再次脱水处理，使污泥水分急剧减少。可以通过蒸发的形式或压滤机及离心脱水机等设备进行首次脱水处理，而后可以通过压滤机等设备进行再次脱水处理，不仅可以再次脱水，且还可以将污泥制作成泥饼类的固状物。如此设置，没有将污泥直接排放，而是将污泥制作成泥饼等固状物可转运至水泥厂或空心砖厂进行回收利用，进行了资源再利用，也防止了对周围环境的二次污染。
33.而在对污泥的处理环节中，从污泥中分离出的污水可以注入到待处理的压裂返排液原液中，进行再次的净化处理，而不是直接排放，如此，也避免了对环境造成二次污染。
34.本实施例还提供了一种适用于如上所述的压裂返排液处理方法的压裂返排液处理装置，包括有依次相连的一级预沉池、二级预沉池、气浮装置、除硬澄清池及氧化反应池，还包括有污泥浓缩池及压滤机，二级预沉池的底部、气浮装置的固体外排口及除硬澄清池的底部均通过管道与污泥浓缩池相连，污泥浓缩池通过管道与压滤机的进料口相连。气浮装置设置有两个，分为一级气浮装置及二级气浮装置。
35.待处理的压裂返排液原液放置在储池内，然后通过管道注入一级预沉池内，并在注入过程中加入破胶剂及酸碱中和药剂，液体在一级预沉池内进行第一次沉淀；一级预沉池内的液体，即与沉淀分离的上清液，通过管道注入二级预沉池，并加入混凝絮凝药剂，在二级预沉池内进行第二次沉淀；二级预沉池内的液体，即与沉淀分离的上清液，通过管道进入一级气浮装置，并加入混凝絮凝药剂，从一级气浮装置分离出的液体再次加入混凝絮凝药剂并进入二级气浮装置，进行固液分离，相当于进行了第三次沉淀；从二级气浮装置分离出的液体通过管道加入除硬澄清池内，并注入除硬物质，进行第四次沉淀；除硬澄清池内的液体注入氧化反应池内，进行氧化反应。二级预沉池、一级气浮装置、二级气浮装置及除硬澄清池内沉淀下来的污泥都经管道输送至污泥浓缩池内，还可以通过离心脱水机、压滤机或蒸发等形式进行浓缩处理，经浓缩处理的污泥输送至压滤机内，输出泥饼，泥饼可以被输送至集中处理点。整个装置的处理过程，连贯顺畅，安排合理，可以对压裂返排液进行有效的澄清净化处理。
36.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本发明提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。
37.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。