高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理系統(tǒng)及工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保技術(shù)中的節(jié)能減排領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)現(xiàn)頁巖氣開發(fā)高含鹽(50000mg/l彡TDS彡150000mg/l)壓裂返排液及氣田水地表排放的處理系統(tǒng)及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]美國是世界上開發(fā)利用頁巖氣資源最早最成功的國家，其頁巖氣的開發(fā)主要采用水力壓裂法，在這一過程中已經(jīng)帶來水資源匱乏、環(huán)境破壞及其采出水處理等方面的挑戰(zhàn)。國際管理咨詢公司埃森哲最新發(fā)布的報(bào)告《水資源和頁巖氣開發(fā):利用美國全新頁巖氣開發(fā)經(jīng)驗(yàn)》顯示，“全球頁巖氣資源的開發(fā)已步入了快速發(fā)展的軌道，然而，由此引發(fā)的環(huán)境問題依然令人堪憂，尤其是有關(guān)水資源利用問題更是如此。”
[0003]我國從2009年底以來，開始積極籌劃頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)戰(zhàn)略構(gòu)想。然而，目前中國各方面都將注意力集中在如何保障和促進(jìn)頁巖氣資源的勘探開發(fā)技術(shù)和政策上，忽略了頁巖氣資源開發(fā)可能帶來的水資源挑戰(zhàn)、環(huán)境污染及防治措施等問題。國內(nèi)頁巖氣開采也面臨著水資源利用的挑戰(zhàn)，其程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其在北美及加拿大頁巖氣開采所面臨的情況，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:水資源消耗巨大；壓裂返排液及氣田水水量大；壓裂返排液及氣田水成分復(fù)雜，處置難度大。
[0004]在污水處理上，國內(nèi)尚無成熟的污水處理和循環(huán)利用經(jīng)驗(yàn)，壓裂返排液及氣田水經(jīng)處理除可回用于井組壓裂作業(yè)外，也可回注地層；由于回注層位水量有限，仍有大量的壓裂返排液及氣田水需要外排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理系統(tǒng)及工藝。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理系統(tǒng)，包括依次連接的預(yù)處理裝置、蒸發(fā)結(jié)晶裝置和深度處理裝置，其中:
[0007]所述預(yù)處理裝置包括斜板除油器和氧化氣浮器；所述斜板除油器包括設(shè)置在斜板除油器上方的一級(jí)斜板沉淀區(qū)和二級(jí)斜板區(qū)，設(shè)置在斜板除油器下方的泥斗，所述泥斗與排泥管連接，在一級(jí)斜板沉淀區(qū)和二級(jí)斜板區(qū)上方設(shè)置有鏈板式刮油機(jī)，所述刮油機(jī)依次與集油槽、排油管連接；所述氧化氣浮器包括氧化池和氣浮池，所述氣浮池包括高效旋流離心混合器和設(shè)置在池底的多孔集水板，所述多孔集水板通過與清水區(qū)連通；
[0008]所述蒸發(fā)結(jié)晶裝置包括依次連接的IV效循環(huán)栗、IV效加熱室、IV效蒸發(fā)罐、IV效轉(zhuǎn)料栗、III效循環(huán)栗、III效加熱室、III效蒸發(fā)罐、III效轉(zhuǎn)料栗、II效循環(huán)栗、II效加熱室、II效蒸發(fā)罐、II效轉(zhuǎn)料栗、I效循環(huán)栗、I效加熱室、I效蒸發(fā)罐；所述I效蒸發(fā)罐底部的鹽漿出口通過管道接入II效蒸發(fā)罐，II效蒸發(fā)罐底部的鹽漿出口通過管道接入III效蒸發(fā)罐，III效蒸發(fā)罐底部的鹽漿出口通過管道接入IV效蒸發(fā)罐，IV效蒸發(fā)罐底部的鹽漿出口通過管道接入鹽漿桶；所述I效蒸發(fā)罐頂部的蒸汽出口通過管道接入II效加熱室，II效蒸發(fā)罐頂部的蒸汽出口通過管道接入III效加熱室，III效蒸發(fā)罐頂部的蒸汽出口通過管道接入IV效加熱室，IV效蒸發(fā)罐頂部的蒸汽出口通過管道接入冷凝器；I效加熱室、II效加熱室、III效加熱室和IV效加熱室的冷凝水出口均接入深度處理裝置；
[0009]所述深度處理裝置包括膜生物反應(yīng)器、三級(jí)提升栗和風(fēng)機(jī)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理系統(tǒng)，包括如下步驟:
[0011]步驟一、去浮油和可沉降固體:
[0012]經(jīng)水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)后的壓裂返排液及氣田水首先進(jìn)入斜板除油器的一級(jí)斜板沉淀區(qū)去除大部分的油和懸浮物，然后進(jìn)入二級(jí)斜板區(qū)進(jìn)一步去除小油滴和懸浮物；
[0013]步驟二、進(jìn)行氧化反應(yīng)、絮凝及固液分離:
[0014]經(jīng)過步驟一去除浮油和可沉降固體后的污水，首先進(jìn)入氧化池中通過氧化劑對(duì)聚合物及部分有機(jī)物進(jìn)行氧化分解；然后進(jìn)入氣浮池中通過高效旋流離心混合器進(jìn)行固液分離；
[0015]步驟三、蒸發(fā)結(jié)晶處理:
[0016]經(jīng)過步驟二固液分離后的污水依次經(jīng)過IV效、III效、II效和I效的加熱和蒸發(fā)；I效蒸發(fā)后的結(jié)晶鹽漿轉(zhuǎn)排到II效，II效蒸發(fā)后的結(jié)晶鹽漿轉(zhuǎn)排到III效，III效蒸發(fā)后的結(jié)晶鹽漿再轉(zhuǎn)排到IV效，最后排入鹽漿桶，然后經(jīng)離心脫水后存于濕鹽儲(chǔ)斗，以便固化填埋；
[0017]鍋爐來蒸汽進(jìn)入I效加熱室加熱，然后進(jìn)入I效蒸發(fā)罐，產(chǎn)生二次蒸汽進(jìn)入II效加熱室加熱，然后進(jìn)入II效蒸發(fā)罐，依次傳遞，直到IV效蒸發(fā)罐產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器，被循環(huán)水冷凝后由真空栗將不凝氣帶出系統(tǒng)；
[0018]步驟四、經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶裝置處理后分別從IV效加熱室、III效加熱室、II效加熱室和I效加熱室出來的冷凝水，最后進(jìn)入膜生物反應(yīng)器進(jìn)行生化處理，直到處理后出水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996) —級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是:頁巖氣開發(fā)過程中產(chǎn)生的高含鹽壓裂返排液和氣田水(50000mg/l ( TDS ( 150000mg/l)經(jīng)處理后，水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996) 一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，出水能夠直接排放至地表水體。
【附圖說明】
[0020]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0021]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理系統(tǒng)，如圖1所示，包括:斜板除油器1、一級(jí)提升栗2、氧化氣浮器3、二級(jí)提升栗4、IV效循環(huán)栗5、IV效加熱室6、IV效蒸發(fā)罐7、IV效轉(zhuǎn)料栗8、111效循環(huán)栗9、111效加熱室1JII效蒸發(fā)罐11、111效轉(zhuǎn)料栗12、II效循環(huán)栗
13、II效加熱室14、II效蒸發(fā)罐15、II效轉(zhuǎn)料栗16、I效循環(huán)栗17、I效加熱室18、I效蒸發(fā)罐19、鹽漿桶20、鹽漿栗21、增稠機(jī)22、離心機(jī)23、冷凝器24、真空栗25、膜生物反應(yīng)器26、三級(jí)提升栗27、風(fēng)機(jī)28等，其中:
[0023]斜板除油器1、一級(jí)提升栗2、氧化氣浮器3、二級(jí)提升栗4構(gòu)成本發(fā)明的預(yù)處理裝置。污水經(jīng)斜板除油器I重力除去浮油及可沉固體后，由一級(jí)提升栗2提升進(jìn)入氧化氣浮器3先進(jìn)行除油除SS，之后經(jīng)二級(jí)提升栗4進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶裝置。
[0024]IV效循環(huán)栗5、IV效加熱室6、IV效蒸發(fā)罐7、IV效轉(zhuǎn)料栗8、111效循環(huán)栗9、111效加熱室10JII效蒸發(fā)罐11、111效轉(zhuǎn)料栗12、II效循環(huán)栗13、II效加熱室14、II效蒸發(fā)罐15、II效轉(zhuǎn)料栗16、I效循環(huán)栗17、I效加熱室18、I效蒸發(fā)罐19、鹽漿桶20、鹽漿栗21、增稠機(jī)22、離心機(jī)23、冷凝器24、真空栗25構(gòu)成本發(fā)明的蒸發(fā)結(jié)晶裝置。經(jīng)預(yù)處理裝置處理后的污水，由二級(jí)提升栗4加壓進(jìn)入IV效加熱室6，預(yù)熱后，進(jìn)入IV效蒸發(fā)罐7，經(jīng)蒸發(fā)后母液由IV效轉(zhuǎn)料栗8送入III效蒸發(fā)罐11，其余各效流程與此相同；各效鹽漿則排至鹽漿桶20，由鹽漿栗21送入增稠機(jī)22，經(jīng)離心機(jī)23結(jié)晶脫水后，成品外運(yùn)安全填埋；
[0025]外來蒸汽先進(jìn)入I效加熱室18加熱，I效蒸發(fā)罐19產(chǎn)生的二次蒸汽再到II效加熱室14加熱，依次傳遞，IV二次蒸汽被冷凝器24冷凝后，由真空栗25將不凝氣帶出系統(tǒng)。
[0026]膜生物反應(yīng)器26、三級(jí)提升栗27、風(fēng)機(jī)28構(gòu)成本說明的深度處理裝置。經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶裝置處理后分別從IV效加熱室6、111效加熱室10、II效加熱室14和I效加熱室18出來的冷凝水，最后進(jìn)入膜生物反應(yīng)器26進(jìn)行生化處理，處理后出水經(jīng)由三級(jí)提升栗27提升至最終排放點(diǎn)或回用點(diǎn)；風(fēng)機(jī)28供給膜生物反應(yīng)器26生化處理所需的氧。
[0027]本發(fā)明還提供了一種高含鹽壓裂返排液及氣田水地表排放處理工藝，包括如下步驟:
[0028]步驟一、去浮油和可沉降固體:
[0029]經(jīng)水量和水質(zhì)調(diào)節(jié)后的壓裂返排液及氣田水進(jìn)入斜板除油器I上部，首先進(jìn)入一級(jí)斜板沉淀區(qū)，懸浮物隨水流升至斜板沉淀區(qū)，分離后的固體懸浮物在重力作用下下沉至泥斗，大油滴則浮至液面上，去除較大部分的油和懸浮物；之后污水進(jìn)入二級(jí)斜板區(qū)，水中懸浮物迅速下沉至斜板上，當(dāng)達(dá)到一定量時(shí)，滑至泥斗，連同一級(jí)除油區(qū)中的污泥一起由排泥管排出，小油滴逐漸聚集成較大油滴，然后順斜板上浮至水面，經(jīng)鏈板式刮油機(jī)刮至集油槽，最后通過自流進(jìn)入排油管。
[0030]處理后污水浮油(油比重彡0.95)去除率約為90%，可沉降固體去除率約80%。
[0031]步驟二、進(jìn)行氧化反應(yīng)、絮凝及固液分離:
[0032]經(jīng)除油除大顆粒沉降固體后的水，首先進(jìn)入氧化氣浮器3中，在氧化池中，加入氧化劑以氧化分解