一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置的制作方法

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置。


背景技术：

2.页岩气作为一种新型的非常规天然气，其开发具有生产周期长、开采寿命长、含气面积大及烃类运移距离较短等特点，资源储量丰富，现已成为全球油气资源开发的新亮点。中国目前页岩气产量可达百亿立方米，这能为我国带来极大的经济效益，还可能影响世界能源格局，因此页岩气的开发势在必行。
3.在页岩气的开采过程中需大量使用水，使用水力压裂技术用以破裂地下岩层，释放其中的页岩气，被注入到地层的水会在页岩气产气的不同阶段返排，称为采出水。目前，滑溜水体系的体积压裂技术和长井段水平井技术是页岩气开采现场应用最为广泛的技术。采出水返排阶段具有水质成分复杂，出水量大、含盐量较低、污染物种类多，表现出高cod、高tds、高tss等“三高”特点，废水浓度高，成份复杂，难降解，处理难度大，常见的生物处理法和物理化学法处理页岩气采出水效果不好，成本高，设备占地面积大，耐冲击负荷能力差，需要改进。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明公开了一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置，成本低，耐冲击负荷能力强，处理效果好，占地面积小，运行管理方便，启动快捷，适用范围广，使用寿命长。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
6.一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置，包括预处理池、混凝池、反应池、澄清池、重介质回收系统、污泥池，所述预处理池内部设有隔板，预处理池左侧下方设有进水口，隔板上方设有出水口一，出水口一左侧设有带凹槽的平台架，所述凹槽内设有吸油海绵，所述吸油海绵与出水口一等高，隔板左侧下方底平面为倾斜面，进水口下方设有排泥口，预处理池上方设有活动窗口，预处理池左侧下方设有出水口二，所述预处理池连接混凝池，所述混凝池正上方设有油缸一，所述油缸一的伸缩杆伸入混凝池内，油缸一的伸缩杆侧面设有混料板一，油缸一的一侧设有加药口一，所述混凝池连接反应池，所述反应池正上方设有油缸二，所述油缸二的伸缩杆伸入反应池内，油缸二的伸缩杆侧面设有混料板二，油缸二的一侧设有加药口二和加药口三，所述澄清池内设有滤网形成的过滤罩，所述反应池的出水管连接澄清池的过滤罩内，澄清池上方设有检测口，澄清池侧下方设有出水口三，所述反应池与过滤罩下方连接重介质回收系统，所述重介质回收系统连接污泥池，所述污泥池内部设有水平的过滤板，过滤板上方设有压泥装置，污泥池下方设有回水管。
7.作为本发明的一种改进，所述预处理池内壁设有防腐层。
8.作为本发明的一种改进，所述隔板左侧下方倾斜面倾斜角度为20
‑
30
°
。
9.作为本发明的一种改进，所述进水口、出水口一、出水口二、出水口三、回水管上设有控制阀门。
10.作为本发明的一种改进，所述混料板一或二为梅花瓣形状。
11.作为本发明的一种改进，所述混料板一或二为上下双层设置。
12.作为本发明的一种改进，所述重介质回收系统为磁鼓装置。
13.作为本发明的一种改进，所述压泥装置包括污泥池一侧的油缸三，油缸三的伸缩杆伸入污泥池内，油缸三的伸缩杆连接推板，所述推板下边缘贴在过滤板上。
14.作为本发明的一种改进，所述回水管连通进水口。
15.本发明所述的一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置，其净化工艺包括以下步骤：
16.（1）页岩气采出水从进水口进入预处理池左侧，水位升高至出水口一高度，浮在水面上的浮油被吸油海绵吸走，剩余的水流入预处理池右侧，打开预处理池上方的活动窗口，能够更换吸油海绵，也能够往预处理池右侧加入介质中和水的ph值，水里的杂质淤泥沉在预处理池左侧下方的倾斜面上，页岩气采出水进入预处理池实现水、油、泥的分离，
17.（2）步骤（1）的水进入混凝池里，从加药口一加入硫酸铁作为混凝剂，油缸一启动带动混料板一上下移动将硫酸铁完全融入页岩气采出水内，
18.（3）步骤（2）的水进入反应池里，从加药口二加入聚丙烯酰胺作为絮凝剂，从加药口三加入伽马
‑
三氧化二铁磁性纳米颗粒作为重介质颗粒，油缸二启动带动混料板二上下移动将絮凝剂与重介质颗粒完全融入页岩气采出水内形成以重介质颗粒为核心的絮体，所述絮体沉在反应池下面；
19.（4）步骤（3）的水进入澄清池内部的过滤罩内，过滤出的水经过检测合格后进行排放，过滤罩内的絮体沉在过滤罩下面；
20.（5）反应池下面与过滤罩下面的絮体排入重介质回收系统内，采用磁鼓装置吸出磁性重介质；
21.（6）步骤（5）的水进入污泥池，污泥被压成泥饼取出处理，剩余的水返回预处理池。
22.本发明的有益效果是：
23.（1）耐冲击负荷强：
24.在水质和水量变化的情况下，通过调整配方或调节水处理药剂投加量，处理后的出水稳定达标；而且即使没有经过预处理，水直接输入混凝池里也仍然能够保持较高的去除效果，大幅度去除水中污染物，
25.（2）运行费用低：
26.净化装置的全部电耗比常规处理工艺低3/4，运行成本低30—40%；而且磁性重介质可回收并在系统中循环使用，回收率99％，
27.（3）处理效果好：
28.出水水质与超滤膜出水水质相媲美，磁絮凝工艺能有效地从水中除去微粒污染物、微生物污染物和部分已溶解于水中的污染物，如：cod、tds、tss、bod、悬浮物、总磷、色度、浊度等，
29.（4）占地面积小：
30.比传统混凝沉淀法少2/3，节约大量土地资源，可设置为流动式处理车间或流动设
备处理车等，特别适用于土地资源紧张的地区；
31.（5）运行管理简单：
32.一体化处理设备为模块成套式或撬装式设备，操作维护简单、运行人员少、使用寿命长、施工周期短、易于扩建和搬迁。
附图说明
33.图1为本发明的流程图。
34.图2为本发明所述的预处理池示意图。
35.图3为本发明所述的混凝池示意图。
36.图4为本发明所述的反应池示意图。
37.图5为本发明所述的澄清池示意图。
38.图6为本发明所述的重介质回收系统示意图。
39.图7为本发明所述的污泥池示意图。
40.图8为本发明所述的混料板一示意图。
41.附图标记列表：
42.1、预处理池，2、混凝池，3、反应池，4、澄清池，5、重介质回收系统，6、污泥池，7、隔板，8、进水口，9、出水口一，10、平台架，11、吸油海绵，12、倾斜面，13、排泥口，14、活动窗口，15、出水口二，16、油缸一，17、混料板一，18、加药口一，19、油缸二，20、混料板二，21、加药口二，22、加药口三，23、过滤罩，24、检测口，25、出水口三，26、过滤板，27、压泥装置，28、油缸三，29、推板，30、回水管，31、控制阀门，32、磁鼓装置。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
44.如图所示，本发明所述的一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置，包括预处理池1、混凝池2、反应池3、澄清池4、重介质回收系统5、污泥池6，所述预处理池1内部设有隔板7，预处理池左侧下方设有进水口8，隔板7上方设有出水口一9，出水口一左侧设有带凹槽的平台架10，所述凹槽内设有吸油海绵11，所述吸油海绵11与出水口一9等高，隔板左侧下方底平面为倾斜面12，进水口8下方设有排泥口13，预处理池1上方设有活动窗口14，预处理池左侧下方设有出水口二15，所述预处理池连接混凝池2，所述混凝池2正上方设有油缸一16，所述油缸一16的伸缩杆伸入混凝池2内，油缸一的伸缩杆侧面设有混料板一17，油缸一的一侧设有加药口一18，所述混凝池2连接反应池3，所述反应池3正上方设有油缸二19，所述油缸二19的伸缩杆伸入反应池3内，油缸二的伸缩杆侧面设有混料板二20，油缸二19的一侧设有加药口二21和加药口三22，所述澄清池4内设有滤网形成的过滤罩23，所述反应池3的出水管连接澄清池4的过滤罩23内，澄清池上方设有检测口24，澄清池4侧下方设有出水口三25，所述反应池3与过滤罩23下方连接重介质回收系统5，所述重介质回收系统5连接污泥池6，所述污泥池6内部设有水平的过滤板26，过滤板26上方设有压泥装置27，
污泥池6下方设有回水管28。
45.本发明所述的一种重介质磁混凝高效一体化页岩气采出水净化装置，工作时先将页岩气采出水从进水口8进入预处理池1左侧，水位会慢慢升高，当升高至出水口一9高度，浮在水面上的浮油被吸油海绵11吸走，剩余的水流入预处理池1右侧，打开预处理池1上方的活动窗口14，能够更换吸油海绵11，也能够往预处理池1右侧加入介质中和水的ph值，水里的杂质淤泥沉在预处理池1左侧下方的倾斜面12上，页岩气采出水进入预处理池实现水、浮油、泥的分离，排除了水里的杂质，为后续采用磁重介质来净化水质排除了不稳定因素，净化效果好，另外进水口8与出水口二15都设置在低位，不会有过多残余水。
46.本发明所述隔板左侧下方底平面为倾斜面12，打开排泥口13无需动力排除污泥，方便实用。
47.本发明在出水口一9左侧设有带凹槽的平台架10，凹槽面积小于吸油海绵11的面积，吸油海绵11是塞在凹槽内的，预处理池1左侧的水位慢慢升高流入预处理池1右侧，冲击力不大，不会将吸油海绵11冲走，但是打开预处理池1上方的活动窗口14，操作者还是能够轻松更换吸油海绵11的，确保吸油效果。
48.预处理池1的水进入混凝池2里，从加药口一18加入硫酸铁作为混凝剂，油缸一16启动带动混料板一17上下移动将硫酸铁完全融入页岩气采出水内，然后水进入反应池3里，从加药口二加入聚丙烯酰胺作为絮凝剂，从加药口三加入伽马
‑
三氧化二铁磁性纳米颗粒作为重介质颗粒，页岩气采出水内形成以重介质颗粒为核心的絮体，然而就这样加入絮凝剂与重介质颗粒，反应程度不够，会影响净化效果，为了克服这个缺陷，本发明利用梅花瓣形状的混料板二20上下移动对水进行搅拌，梅花瓣形状的混料板二20在上下移动时会产生旋涡，使得絮凝剂与重介质充分的进行熟化，絮体体积更大，在相同效果的前提下占用空间更小，值得推广应用；为了增加熟化效果，混料板二20采用上下双层结构，提高了工作效率，另一方面，净化结束时可以将混料板二20升上去，防止混料板二20长时间泡在带腐蚀性的水里，减少使用寿命。
49.本发明采用γ
‑
fe2o3作为重介质颗粒替代传统的磁粉和微砂，颗粒小，质量沉，不溶于水，有磁性，当水体内形成以γ
‑
fe2o3为核心的絮体后，絮团自身的比重使得其能够快速沉降，从而快速将污染物质从水体中分离出来，沉在反应池下面。
50.反应处理后的水进入澄清池4内部的过滤罩23内，能够将可能带过来的重介质絮体都留在过滤罩23内，过滤出的水经过检测合格后进行排放，过滤罩内的絮体沉在过滤罩23下面，然后将反应池3下面与过滤罩23下面的絮体排入重介质回收系统5内，采用磁鼓装置32吸出磁性重介质能够循环利用，回收率99%以上。
51.剩下的污水进入污泥池6，污泥池内部设有水平的过滤板，过滤板上方设有压泥装置27，压泥装置包括污泥池一侧的油缸三28，油缸三的伸缩杆伸入污泥池内，油缸三的伸缩杆连接推板29，所述推板下边缘贴在过滤板26上，启动油缸三28推板29移动将污泥压成泥饼取出处理，剩余的水返回预处理池。
52.刚进入预处理池1的页岩气采出水，腐蚀性是很强的，本发明在所述预处理池1内壁设有聚四氟乙烯防腐层，预处理池1的使用寿命长。
53.本发明所述隔板左侧下方倾斜面12倾斜角度为20
‑
30
°
，出口在最低处，出泥时利用重力与压力，排出迅速，减少动力输出。
54.本发明所述进水口、出水口一、出水口二、出水口三、回水管上设有控制阀门31，能够根据具体情况控制流量。
55.本发明所述的页岩气采出水净化装置，通过形成重介质絮体来处理水质被污染成分，处理后的出水稳定达标；而且耐冲击负荷强，即使没有经过预处理，水直接输入混凝池里也仍然能够保持较高的去除效果，大幅度去除水中污染物，成本低，占地面积小，值得推广。
56.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。