一种资源化处理压裂返排液的设备及其工艺制造技术

技术编号：41207981 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-09 23:29

本发明专利技术涉及压裂返排液处理技术领域，且公开了一种资源化处理压裂返排液的设备，包括油气分离装置、电絮凝装置以及物化沉淀装置，电絮凝装置，包括电絮凝容器和电极组，其中电絮凝容器通过中空结构增加效果，电极组采用双极板式结构，包括正极板和负极板，通过施加电能使压裂返排液产生降解氧化反应，产生.OH离子和电极离子。该资源化处理压裂返排液的设备，通过这种中空结构能够增加压裂返排液与电极之间的接触面积，提高絮凝效果。而电极组采用双极板式结构，包括正极板和负极板，通过施加电能，在电絮凝容器中压裂返排液发生降解氧化反应，产生.OH离子和电极离子，并与有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压裂返排液处理，具体为一种资源化处理压裂返排液的设备及其工艺。

技术介绍

1、水资源和水污染问题是目前油气开发的巨大障碍。水平井压裂是天然气开采的核心技术。在此过程中，利用地面高压泵，通过井筒向目标富气地层注入含有细沙、多组分化学添加剂的压裂液，进行压裂，以达到释放地层中天然气的目的。水力压裂过程耗水量巨大：据美国能源部统计，天然气田每投产一口气井约耗水0.76～1.9万立方米。因此，对于极度缺水、生态环境脆弱的油气田产区，天然气的开发将对当地水资源构成极大的挑战。

2、在压裂施工结束后将有10％～30％的压裂返排液从地层中返排出来，其中含有大量的污染物，包括酸、降阻剂、表面活性剂、交联剂、防垢剂、ph值调节剂、除氧剂、破乳剂、胶凝剂、铁控制剂、防腐剂、黏土稳定剂及抗菌剂等多达十几种化学药剂。这些药剂一般比较稳定，不易降解，对人体具有一定的危害。同时，地层中大量无机离子溶于压裂液中导致产出水盐度极高，极大地增加了返排液的处理难度。此类废水属于高浊度、高有机物负荷的难处理废水，如果不当处理排放到环境中，将对周边地表水及浅层地下水环境造成严重的危害。因此，压裂液的无害化、高效处理及返排液资源化技术的开发具有重要的实际意义。

3、现有技术中，压裂返排液是一种由水、添加剂、溶剂和含有有机化合物和无机盐等物质组成的复杂废水。传统的处理方法主要是通过物理方法和化学方法来分离和降解其中的有害物质，以降低对环境的影响。然而，这些方法存在分离效率低、处理成本高和处理后产生的沉淀物难以资源化利用等问题。

技术实现思路

1、针对上述技术不足，本专利技术的目的在于提供资源化处理压裂返排液的设备及其工艺，以优化电絮凝步骤，提高压裂返排液中有害物质的降解效率和絮凝效果。

2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种资源化处理压裂返排液的设备，包括油气分离装置、电絮凝装置以及物化沉淀装置，其特征在于：

4、油气分离装置，包括高效分离膜，用于分离压裂返排液中的油水，并回收分离出的油，并通过改进分离装置的结构和操作参数，提高油水分离效率和油的回收率；

5、电絮凝装置，包括电絮凝容器和电极组，其中电絮凝容器通过中空结构增加效果，电极组采用双极板式结构，包括正极板和负极板，通过施加电能使压裂返排液产生降解氧化反应，产生.oh离子和电极离子，并与压裂返排液中的有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀，所述中空结构包括一个具有微小孔洞或通道的多孔结构，以及一个具有多个直线型或曲线型通道的多通道结构，所述多孔结构使得压裂返排液能够通过孔洞或通道进行流动，并增加液体与电极之间的接触面积；

6、物化沉淀装置，用于对絮凝的沉淀进行物理和化学处理，进一步降解有害物质，通过使用特定的化学试剂、调节温度和ph值等方式，加速有害物质的降解和絮凝效果的提高。

7、通过上述技术方案，该油气分离装置的高效分离膜能够高效地将压裂返排液中的油水进行分离，并回收分离出的油，为了提高分离效率和油的回收率，分离装置的结构和操作参数可以进行改进和优化。例如，可以调整分离膜的孔径、厚度和材料，以适应不同类型的压裂返排液。此外，还可以通过改变分离膜的施加压力和温度等操作参数，以进一步提高分离效果。

8、电絮凝装置包括电絮凝容器和电极组，其中电絮凝容器具有中空结构，其中包括一个具有微小孔洞或通道的多孔结构和一个具有多个直线型或曲线型通道的多通道结构。这种中空结构能够增加压裂返排液与电极之间的接触面积，提高絮凝效果。而电极组采用双极板式结构，包括正极板和负极板，通过施加电能，在电絮凝容器中压裂返排液发生降解氧化反应，产生.oh离子和电极离子，并与有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀。所述电极组的结构和材料可根据实际需要进行选择和调整。

9、通过物化沉淀装置用于对絮凝的沉淀进行物理和化学处理，进一步通过使用特定的化学试剂、调节温度和ph值等方式，加速有害物质的降解和絮凝效果的提高，这有助于进一步降解有害物质，并净化压裂返排液，在具体操作中，根据压裂返排液的成分和处理目标，可以选择合适的化学试剂和调节参数，例如，可以使用氧化剂、酸碱调节剂等化学试剂来加速有害物质的降解和絮凝。

10、优选的，所述多通道结构增加了压裂返排液在容器内的流动路径，并使液体在电絮凝过程中更加均匀地分布在整个容器内，所述多通道结构可以是平行排列的、交叉排列的或螺旋状排列的。

11、优选的，电絮凝装置通过改变电极组的电极间距和电流密度，调节电絮凝装置的处理效果。

12、优选的，其中改变电极间距步骤：

13、a.缩小电极间距：减小电极间距可以增加电场强度，提高电极与溶液中有害物质之间的接触面积；这样，絮凝效果会增强，处理效率也会提高；但是，需要注意的是，过小的电极间距可能导致电击风险或电极间的电晕放电；

14、b.增大电极间距：增大电极间距可以减小电场强度，使电絮凝的处理范围更广，适用于处理大体积的废水；但是，过大的电极间距会导致电场强度过弱，减小絮凝效果，因此需要根据具体废水特性和处理需求进行合理选择。

15、优选的，其中调节电流密度的步骤：

16、a.增大电流密度：增大电流密度可以提高电极与溶液中有害物质之间的反应速率，加快絮凝反应，但是，过高的电流密度可能引起电极表面的气泡生成，影响反应效果，同时高电流密度可能会增加能耗和电极的腐蚀速度，需要综合考虑；

17、b.减小电流密度：减小电流密度可以减缓反应速率，适用于对废水处理过程的精细控制；较低的电流密度可以降低能耗和电极腐蚀的风险。

18、优选的，所述物化沉淀装置包括：a.用于混合待处理水体或废水与化学试剂的混合装置；b.用于添加适量的氧化剂的氧化设备；c.用于调节废水的ph值的调节装置；d.用于加热或降温废水的温控装置；e.用于添加混凝剂的混凝剂投加系统；f.用于沉淀过程的沉淀装置；g.用于分离沉淀物和水体的分离系统；h.用于进一步净化分离后的废水的净化设备；

19、该物化沉淀装置根据需要还可以进一步包括其他的处理单元和装置，如活性炭吸附单元和生物降解单元，以去除有害物质并提高水质。

20、一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，包括以下步骤：使用油气分离装置将压裂返排液中的油水分离并回收油；将分离后的压裂返排液与电絮凝装置连通，使其产生降解氧化反应，并产生.oh离子和电极离子，与压裂返排液中的有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀；对沉淀的絮进行物理和化学处理，进一步降解有害物质。

21、一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，进一步包括对处理后的压裂返排液进行终端处理，以实现资源的可持续利用的具体步骤如下：a.对处理后的压裂返排液进行水质调整：根据需要，进行ph值调整、氧化还原potential(orp)调整或其他水质参数调整，以满足后续处理工艺的要求；b.对调整后的压裂返排液进行后本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种资源化处理压裂返排液的设备，包括包括油气分离装置、电絮凝装置以及物化沉淀装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：所述多通道结构增加了压裂返排液在容器内的流动路径，并使液体在电絮凝过程中更加均匀地分布在整个容器内，所述多通道结构可以是平行排列的、交叉排列的或螺旋状排列的。

3.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：电絮凝装置通过改变电极组的电极间距和电流密度，调节电絮凝装置的处理效果。

4.根据权利要求3所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：其中改变电极间距步骤：

5.根据权利要求3所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：其中调节电流密度的步骤：

6.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：所述物化沉淀装置包括：a.用于混合待处理水体或废水与化学试剂的混合装置；b.用于添加适量的氧化剂的氧化设备；c.用于调节废水的pH值的调节装置；d.用于加热或降温废水的温控装置；e.用于添加混凝剂的混凝剂投加系

7.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，其特征在于：包括以下步骤：使用油气分离装置将压裂返排液中的油水分离并回收油；将分离后的压裂返排液与电絮凝装置连通，使其产生降解氧化反应，并产生.OH离子和电极离子，与压裂返排液中的有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀；对沉淀的絮进行物理和化学处理，进一步降解有害物质。

8.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，其特征在于：进一步包括对处理后的压裂返排液进行终端处理，以实现资源的可持续利用的具体步骤如下：a.对处理后的压裂返排液进行水质调整：根据需要，进行pH值调整、氧化还原potential(ORP)调整或其他水质参数调整，以满足后续处理工艺的要求；b.对调整后的压裂返排液进行后续处理：例如，可进行生物处理、膜过滤、活性炭吸附、离子交换或其他适当的处理方法，以进一步去除残余的有害物质、微量污染物或其他目标成分；c.对最终处理后的压裂返排液进行资源化利用：例如，可以通过再利用为注水井、农业灌溉水或工业循环水等方式，将处理后的压裂返排液有效地利用起来，实现资源的可持续利用。

9.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，其特征在于：包括通过油气分离装置将压裂返排液中的油水分离并回收油；将分离后的压裂返排液与电絮凝装置连通，使其产生降解氧化反应，并产生.OH离子和电极离子，与压裂返排液中的有害物质发生絮凝反应，将其絮凝成絮并沉淀；对沉淀的絮进行物理和化学处理，进一步降解有害物质；对处理后的压裂返排液进行终端处理，以实现资源的可持续利用。

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【技术特征摘要】

1.一种资源化处理压裂返排液的设备，包括包括油气分离装置、电絮凝装置以及物化沉淀装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：其中改变电极间距步骤：

5.根据权利要求3所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：其中调节电流密度的步骤：

6.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备，其特征在于：所述物化沉淀装置包括：a.用于混合待处理水体或废水与化学试剂的混合装置；b.用于添加适量的氧化剂的氧化设备；c.用于调节废水的ph值的调节装置；d.用于加热或降温废水的温控装置；e.用于添加混凝剂的混凝剂投加系统；f.用于沉淀过程的沉淀装置；g.用于分离沉淀物和水体的分离系统；h.用于进一步净化分离后的废水的净化设备。

7.根据权利要求1所述的一种资源化处理压裂返排液的设备的工艺，其特征在于：包括以下步骤：使用油气分离装置将压裂返排液中的油水分离并...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凤娟，
申请(专利权)人：朱凤娟，
类型：发明
国别省市：

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