一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备
技术领域
[0001] 本
发明涉及页岩气压裂返排液处理设备领域，更具体地说，涉及一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备。
背景技术
[0002] 页岩气开采压裂返排废液是在页岩气开采过程中产生的一种“特殊作(工)业
废水”。我国页岩气开采每年排放的压裂废液高达100万吨左右。具有关统计，每口页岩气
生产井压裂返排废液约30～50m3/d。其组分十分复杂，主要含有油类、各种胍胶、甲
醛等多种有机添加剂、
硫酸盐等各类化学处理剂、细菌等多种物质。因此页岩气的压裂返排废液具有高COD值、高含盐量、高
稳定性、高
粘度、刺激气味强烈，难降解等特点，对环境的危害极大。这些物质进入环境后，尤其是进入
地下水和地表水环境后，将会给水、土环境系统带来持久性的污染，对页岩气的生产和长远发展造成不可估量的损失。因此，其压裂返排废液处理成为制约页岩气开发过程中的关键环境问题之一。
[0003] 然而，受现场条件和技术水平限制，我国页岩气压裂废液的处理技术尚不成熟，甚至有些未经处理就直接将废液回注或排放到环境中，这更进一步加剧了页岩气压裂废液处理的紧迫性。目前，常用的压裂废液处理工艺主要有“Fenton
氧化-絮凝-SBR联合处理”，“絮凝－隔油－光催化氧化”，“Fenton氧化－絮凝回注处理”，“絮凝－隔油－沉淀－双级氧化”，“化学脱稳－过滤－O3/H2O2－复合催化氧化－深度氧化”等。
[0004] 上述组合工艺，可以实现单项技术的优势互补，提高处理效果、减少化学药剂用量、降低成本等。但这些工艺都注重对于废水中悬浮物质和有机物的处理，对于废水中盐的处理效果并不明显；且伴随上述工艺的进行，还会增加页岩气压裂废液的含盐量，因此处理后的页岩气压裂废液中含盐量十分高，对于废液中盐的处理成为页岩气压裂废液处理的一道难题。
发明内容
[0005] 1.要解决的技术问题
[0006] 针对
现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备，它通过对工艺处理后的废水进行双重除盐处理，可以对压裂返排液中的各类盐类进行
回收利用，有效解决压裂返排液含盐量高的问题，是一种高效且低成本的页岩气开采压裂返排液深度除盐设备。
[0007] 2.技术方案
[0008] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0009] 一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备，包括
支撑座，所述支撑座的上端固定连接有浓缩罐和冷却罐，所述支撑座的下端固定连接有主水
泵，所述主水泵的进水端固定连接有进水管，所述主水泵的出水端固定连接有出水管，所述进水管和出水管均依次贯穿支撑座和浓缩罐的底端并延伸至浓缩罐的内部，所述出水管的外侧设有环管、外螺旋换
热管和内螺旋换热管，所述外螺旋换热管位于内螺旋换热管的外侧，所述环管位于外螺旋换热管和内螺旋换热管的上侧，所述出水管和环管之间固定连接有多个均匀分布的连通管，所述环管的下端固定连接有多个均匀分布的喷头，所述喷头位于外螺旋换热管和内螺旋换热管的中间
位置，本发明通过对工艺处理后的废水进行双重除盐处理，可以对压裂返排液中的各类盐类进行回收利用，有效解决压裂返排液含盐量高的问题，是一种高效且低成本的页岩气开采压裂返排液深度除盐设备。
[0010] 进一步的，所述浓缩罐和冷却罐之间设有副水泵，所述副水泵固定连接于支撑座的上端，所述副水泵的进水端贯穿浓缩罐内壁并延伸至浓缩罐的内侧，所述副水泵的出水端贯穿冷却罐内壁并延伸至冷却罐的内侧，副水泵用于将浓缩罐内的液体通入冷却罐中。
[0011] 进一步的，所述冷却罐的内部固定连接有环形隔板，所述冷却罐的上端盖有密封盖，环形隔板内部用于放置
冷却水。
[0012] 进一步的，所述冷却罐的内侧设有与环形隔板外壁
挤压嵌设的上滤板和下滤板，且上滤板和下滤板均为中空环形结构，所述上滤板位于下滤板的上侧，上滤板用于过滤废液中浓缩后的晶体盐，下滤板用于过滤冷却后的晶体盐。
[0013] 进一步的，所述上滤板位于副水泵出水端的下侧，所述上滤板和下滤板之间沿环形方向固定连接有多个圆杆，圆杆连接上滤板和下滤板，方便一次性将上滤板和下滤板同时取出。
[0014] 进一步的，所述上滤板和下滤板的上表面均涂有
吸附层，所述吸附层由氧化
石墨烯材料制成，吸附层用于吸附晶体盐，使其不易掉落。
[0015] 进一步的，所述冷却罐的侧端固定连接有
排水管，排水管用于排出除盐后的液体。
[0016] 进一步的，所述浓缩罐的上端固定连接有
风机，用于
加速受热
蒸发后的气体散出，所述浓缩罐的侧端固定连接有加水管，用于向浓缩罐内通入待进行除盐处理的废水。
[0017] 进一步的，所述支撑座的外端固定连接有
控制器，所述主水泵、风机和副水泵均匀控制器电性连接，通过控制器控制主水泵、风机和副水泵的启动。
[0018] 一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备，其使用方法为：
[0019] S1、使用前，本领域技术人员先向外螺旋换热管和内螺旋换热管中通入
蒸汽，对出水管进行预热；
[0020] S2、初次除盐：预热完成后，本领域技术人员将已依次经过絮凝沉淀预处理、初级氧化以及Fenton氧化处理过后的压裂返排液通过加水管通入浓缩罐中，然后启动主水泵和风机，开始进行蒸发浓缩；
[0021] S3、二次除盐：浓缩结束后，关闭主水泵和风机，启动副水泵，通过副水泵将浓缩后的废液导入冷却罐中，向环形隔板内部通入冷却水，对废液进行冷却结晶；
[0022] S4、析出结晶后，打开密封盖，将上滤板和下滤板取出，回收二次除盐处理产生的晶体盐。
[0023] 3.有益效果
[0024] 相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0025] (1)本方案通过对工艺处理后的废水进行双重除盐处理，可以对压裂返排液中的各类盐类进行回收利用，有效解决压裂返排液含盐量高的问题，是一种高效且低成本的页岩气开采压裂返排液深度除盐设备。
[0026] (2)浓缩罐和冷却罐之间设有副水泵，副水泵固定连接于支撑座的上端，副水泵的进水端贯穿浓缩罐内壁并延伸至浓缩罐的内侧，副水泵的出水端贯穿冷却罐内壁并延伸至冷却罐的内侧，副水泵用于将浓缩罐内的液体通入冷却罐中。
[0027] (3)冷却罐的内部固定连接有环形隔板，冷却罐的上端盖有密封盖，环形隔板内部用于放置冷却水。
[0028] (4)冷却罐的内侧设有与环形隔板外壁挤压嵌设的上滤板和下滤板，且上滤板和下滤板均为中空环形结构，上滤板位于下滤板的上侧，上滤板用于过滤废液中浓缩后的晶体盐，下滤板用于过滤冷却后的晶体盐。
[0029] (5)上滤板位于副水泵出水端的下侧，上滤板和下滤板之间沿环形方向固定连接有多个圆杆，圆杆连接上滤板和下滤板，方便一次性将上滤板和下滤板同时取出。
[0030] (6)上滤板和下滤板的上表面均涂有吸附层，吸附层由氧化
石墨烯材料制成，吸附层用于吸附晶体盐，使其不易掉落。
[0031] (7)冷却罐的侧端固定连接有排水管，排水管用于排出除盐后的液体。
[0032] (8)浓缩罐的上端固定连接有风机，用于加速受热蒸发后的气体散出，浓缩罐的侧端固定连接有加水管，用于向浓缩罐内通入待进行除盐处理的废水。
[0033] (9)支撑座的外端固定连接有控制器，主水泵、风机和副水泵均匀控制器电性连接，通过控制器控制主水泵、风机和副水泵的启动。
附图说明
[0034] 图1为本发明的立体图；
[0036] 图3为本发明的外螺旋换热管处的局部立体图；
[0037] 图4为本发明的外螺旋换热管处的顶面结构示意图。
[0038] 图中标号说明：
[0039] 1支撑座、2浓缩罐、3主水泵、4进水管、5出水管、6环管、7连通管、8喷头、9外螺旋换热管、10内螺旋换热管、11风机、12副水泵、13加水管、14冷却罐、15环形隔板、16上滤板、17下滤板、18圆杆、19密封盖、20排水管、21控制器。
具体实施方式
[0040] 下面将结合本发明
实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；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前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
[0041] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0042] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0043] 实施例1：
[0044] 请参阅图1，一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备，包括支撑座1，支撑座1的上端固定连接有浓缩罐2和冷却罐14，支撑座1的下端固定连接有主水泵3，请参阅图2，主水泵3的进水端固定连接有进水管4，主水泵3的出水端固定连接有出水管5，进水管4和出水管5均依次贯穿支撑座1和浓缩罐2的底端并延伸至浓缩罐2的内部，请参阅图2和图3，出水管5的外侧设有环管6、外螺旋换热管9和内螺旋换热管10，外螺旋换热管9位于内螺旋换热管10的外侧，环管6位于外螺旋换热管9和内螺旋换热管10的上侧，出水管5和环管6之间固定连接有多个均匀分布的连通管7，环管6的下端固定连接有多个均匀分布的喷头8，喷头8位于外螺旋换热管9和内螺旋换热管10的中间位置，使得喷头8喷出的液体能充分与外螺旋换热管9和内螺旋换热管10
接触，从而进行换热。
[0045] 请参阅图2，浓缩罐2和冷却罐14之间设有副水泵12，副水泵12固定连接于支撑座1的上端，副水泵12的进水端贯穿浓缩罐2内壁并延伸至浓缩罐2的内侧，副水泵12的出水端贯穿冷却罐14内壁并延伸至冷却罐14的内侧，副水泵12用于将浓缩罐2内的液体通入冷却罐14中。
[0046] 请参阅图2，冷却罐14的内部固定连接有环形隔板15，冷却罐14的上端盖有密封盖19，环形隔板15内部用于放置冷却水，冷却罐14的内侧设有与环形隔板15外壁挤压嵌设的上滤板16和下滤板17，且上滤板16和下滤板17均为中空环形结构，上滤板16位于下滤板17的上侧，上滤板16用于过滤废液中浓缩后的晶体盐，下滤板17用于过滤冷却后的晶体盐，上滤板16位于副水泵12出水端的下侧，上滤板16和下滤板17之间沿环形方向固定连接有多个圆杆18，圆杆18连接上滤板16和下滤板17，方便一次性将上滤板16和下滤板17同时取出，上滤板16和下滤板17的上表面均涂有吸附层，吸附层由氧化石墨烯材料制成，吸附层用于吸附晶体盐，使其不易掉落，冷却罐14的侧端固定连接有排水管20，排水管20用于排出除盐后的液体。
[0047] 请参阅图1，浓缩罐2的上端固定连接有风机11，用于加速受热蒸发后的气体散出，浓缩罐2的侧端固定连接有加水管13，用于向浓缩罐2内通入待进行除盐处理的废水，支撑座1的外端固定连接有控制器21，主水泵3、风机11和副水泵12均匀控制器21电性连接，通过控制器21控制主水泵3、风机11和副水泵12的启动。
[0048] 一种页岩气开采压裂返排液深度处理的一体化设备，其使用方法为：
[0049] S1、使用前，本领域技术人员先向外螺旋换热管9和内螺旋换热管10中通入蒸汽，对出水管5进行预热；
[0050] S2、初次除盐：预热完成后，本领域技术人员将已依次经过絮凝沉淀预处理、初级氧化以及Fenton氧化处理过后的压裂返排液通过加水管13通入浓缩罐2中，然后启动主水泵3和风机11，开始进行蒸发浓缩；
[0051] S3、二次除盐：浓缩结束后，关闭主水泵3和风机11，启动副水泵12，通过副水泵12将浓缩后的废液导入冷却罐14中，向环形隔板15内部通入冷却水，对废液进行冷却结晶；
[0052] S4、析出结晶后，打开密封盖19，将上滤板16和下滤板17取出，回收二次除盐处理产生的晶体盐。
[0053] 浓缩时，主水泵3将浓缩罐2底部的压裂返排液依次通过出水管5、连通管7和环管6，最后从喷头8喷出，落在外螺旋换热管9和内螺旋换热管10上进行换热；液体在出水管5内流动时，已经预热后的出水管5可以对液体进行初步加热，使液体
温度逐渐升高，经过加热后的液体从喷头8喷出后，可以进行高效快速地受热蒸发，通过出水管5、环管6、连通管7、喷头8、外螺旋换热管9和内螺旋换热管10的配合使用，实现了热量的充分利用以及高效的换热蒸发过程。
[0054] 不同的盐类其溶解性质也不一样，
溶解度随温度升高而升高的属于陡升型溶质，反之叫缓升型溶质，因溶解性质不一样，需要采用不同的除盐方式；本发明通过初次除盐，可以浓缩出压裂返排液内陡升型盐类，通过二次除盐可以析出压裂返排液内缓升型盐类，本发明通过对工艺处理后的废水进行双重除盐处理，可以对压裂返排液中的各类盐类进行回收利用，有效解决压裂返排液含盐量高的问题，是一种高效且低成本的页岩气开采压裂返排液深度除盐设备。
[0055] 以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
