压裂液处理方案.docx
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压裂液处理方案
3
日处理500m油井压裂返排液系统处理设计方案
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水设备的供应；经过团队长期的不懈努力和拼搏如今公司迈入了电镀
废水、医院废水、学校污水、制药废水、食品废水、市政污水、煤矿
污水、生活废水等污水处理的设计、设备供应、安装调试一体的工程
项目总承包的行列。
并对自来水站、地下水处理、回用水等给水工程
和对工业循环水处理设备的设计安装调试都有重大突破；对高难度污
水处理（垃圾渗透液等）和污水工艺升华改造的管理都有相关的经验
一．压裂液概述
压裂液是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。
常规压裂施工所采用的压裂
液体系，以水基压裂液为主压裂施工后所产生的压裂废液主要来源于两个方面：
一是施
工前后采用活性水洗井作业产生的大量洗井废水；另一个方面就是压裂施工完成后从井
筒返排出来的压裂破胶液，以及施工剩余的压裂原胶液（基液）。
压裂废液组成复杂，
与压裂液种类、地层性质等有关。
总的来说，压裂废液具有以下特点：
1间歇排放，每口井排放量不定；
2由于含有大量高分子有机物，COD浓度高，一般从数千到上万mg/L不等
3废液中石油类含量在10～1000mg/L之间。
另外，根据现场施工状况，压裂废液可能还具有粘度大、浊度高、含盐量高等特点
如果反排至地面不经过处理而外排，将会对周围环境，尤其是农作物及地表水系统造
成严重的污染。
常用的化学、物理化学方法处理该废水，COD去除率不高，多步处理后仍
然不能达标排放。
经以往经验和水质的分析，确定了压裂反排液的处理方案，按本方案
进行处理后，可使废水的达标排放，能极大地减轻外排废水的影响。
二，压裂液的水质水量
3
本次设计的处理水量为500m/d，按稳态流动设计。
设计时主要考虑COD，悬浮固体及
油类物质的去除。
该废水的水质参数见下表。
表2-1压裂废水的水质参数
项目
PH
油类
SS
COD
BOD
原始值
45
250
10000
1800
排放值
10
15
60
15
注：
标准为《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》一级
三．目前国内外压裂反排液的处理技术分析
目前国内处理压裂反排液的方法有化学混凝，化学氧化，生物处理，物理处理等。
1混凝法。
混凝法是当前各油田去除废水固体悬浮物及多种可溶性物质比较经济可行的
方法，通过混凝,可以使废水的各项污染指标（如COD、色度、悬浮物、重金属离子等）
得到大幅度的降低。
混凝处理剂要具有絮凝能力强,沉降速度快,分层效果好,絮凝体
体积小,且在碱性和中性条件下均有同等效果。
常用的混凝剂有铝系和铁系两大类。
采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，得到的絮状
物很丰富，细小，松散且稳定。
所需药剂投放量少，有利于后处理，而且去除率高，对
原水pH值影响小，可作为石化污水回收处理的混凝剂。
铁盐处理剂的水解产物比铝盐密
实，对废液中脱稳后胶粒的作用能力好，但铁盐处理剂对废液COD的去除效率不如铝盐。
2催化氧化法。
主要有Fenton试剂氧化，次氯酸钠氧化，纳米光催化氧化，超临界，水
氧化等。
主要原理都是激发出的羟基自由基（·OH）氧化能力很强,可使有机结构发生
碳链裂解,氧化为CO2和H2O。
3微电解反应。
它集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体。
电
化学反应在溶液中形成电场效应,破坏溶液中分散的胶体粒子的稳定体系,胶体粒子向
相反电荷的电极移动,沉积或吸附在电极上,从而去除废水中的悬浮态和胶体态的污染物质。
电极反应产物具有高的化学活性,其中新生原子态的[H]和新生态的Fe2+能与废水中的许多组分发生氧化还原作用,破坏有机高分子的发色或助色基团,失去发色能力,
使大分子物质分解为小分子物质,使难降解的物质转变成易降解的物质。
4生物法。
微生物广泛分布于土壤、空气和水体等自然环境中。
废水和微生物群体在处理构筑物中充分接触时,一方面微生物通过分解代谢,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解而无机化,使废水得以净化;另一方面部分有机物则被合成为微生物的细胞质。
微生物的细胞质虽然也是有机物质,但微生物是以悬浮状态存在于水中的,相对地说个体比较大,也比较容易凝聚,可以同废水中的其它一些物质（包括一些被吸附的有机物和某些无机的氧化产物以及菌体的排泄物）通过物理凝聚作用一起沉淀或上浮,
从而与废水分离。
四．处理方案的比较及选择。
压裂废水成分复杂，COD值高，运用单一的物理和化学处理不能达到排放要求，故考虑膜
过滤系统。
在膜处理之前采用混凝工艺，使废水的各项污染指标（如COD、色度、悬浮物、
重金属离子等）得到大幅度的降低，为后续处理的顺利运行和达标排放创造条件，然后进
入膜过滤工艺后达标排放。
五．设计方法及设计思路
1设计方法
在了解压滤反排液情况的基础上，同时结合现有技术和经验对压滤反排液处理设计，提出可行性设计方案，从技术﹑出水稳定效益和环境效益方面考虑，选择可行性高和稳定出水的方案。
2设计原则
选用技术先进，运行稳定，投资和处理成本合理的污水污泥处理技术，慎重的采用
经过实践证明行之有效的新技术，新工艺，新材料和新设备，使污水处理工艺先进，运
行可靠，处理后水质稳定的达标排放。
故应充分考虑安全运行的要求。
3设计依据：
《污水综合排放标准》
GB18918-2002
《石油化工污水排放标准》
GB4281-84
《水处理设备制造技术条件》
JB/T2932-1999
《反渗透水处理设备》
CJ/T119-2000
《化工建设项目环境保护设计规定》
HG/T20667-86
《机电产品包装通用技术条件》
GB/T13384-1992
《水处理设备性能试验过滤设备》
GB/
《工业用水软化除盐设计规范》
GBJ109-1987
《给水排水管道工程施工及验收规范》
GB50268-1997
进口设备所采用的标准
ASME
、ANSI等相关标准
供电系统设计规范
GB84652
电器设备的安全
GB/T323
低压配电设计规范
GB84654
通用用电设备配电设计规范
GB84655
电力装置的继电保护和自动装置设计规范
GB84662
电力装置的电气测量仪表装置设计规范
GB84663
电力装置的过电压保护设计规范
GB84664
电力装置的接地设计规范
GB84665
电力工程电缆设计规范
GB50217
工业企业照明设计规范
GB8463
《管路法兰技术条件》
JB/T74-94
《管路法兰类型》
JB/T75-94
《凸面板式平焊钢制管法兰》JB/T81-94
《衬塑（PP、PE、PVC）钢管和管件》HG20538-92
六．工艺流程
工艺流程图
PFSPAC
调节池
混凝反应池
斜管沉淀池
电解池
原水
污泥管线
污泥池
过滤
加药系统
加药系统加药系统
反渗透膜超滤水箱超滤膜中间水箱
加药系统
药洗系统反洗泵
回流进调节池
吸附
工艺流程图说明：
1.混凝处理。
经比较研究和经验，凝剂PFS、PAC效果较好，因此考虑将这两种混凝剂进行复配，在适当的条件下形成絮体和水相的非均相混合体系，利用重力作用，实现絮体和水相的分
离，以期达到最佳处理效果。
由混凝处理得知，探井压裂液的最佳混凝条件为：
在pH值
为7时，分别投加20和30mg／L的PFS和PAC，污泥体积约20％，通过絮凝，压裂废液中的高分子单体、高分子残渣得以去除，因此COD值大幅度降低。
一般来说，通过优选絮凝剂及助凝剂种类、优化絮凝剂加量、调节絮凝条件，能够使压裂废液的COD去除率达到40～70％。
絮凝法不仅能降低压裂废液的COD值，而且还能有效降低压裂废液的含油量、悬浮物含量、浊度等，因此，絮凝是压裂废液处理中必不可少的一个环节。
2.斜管沉淀池
是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。
组装形式有斜管和支管两种。
在平流式或竖流式沉
淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅
层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。
根据其相互运动方
向分为逆（异）向流、同向流和测向流三种不同分离方式。
每两块平行斜板间（或平行
管内）相当于一个很浅的沉淀池。
其优点是：
①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；
②缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；
③增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。
3.微电解法
Fe/C微电解法也被成为内电解法，它集氧化还原、絮凝吸附、络合及电沉淀等作用于一
体。
在含有酸性电解质的水溶液中，铁屑与炭粒间形成无数微小的原电池，并在作用空
间构成一个电场。
由于电化学反应在溶液中形成电场效应，破坏溶液中分散胶体的稳定
体系，胶体离子沉淀或吸附在电极上，从而去除溶液中悬浮态或胶体态的污染物。
另外，
通过电极反应生成的新生态Fe2＋和[H]具有较强的还原能力，使某些氧化态有机物还原
为还原态，并使部分难降解的环状有机物裂解，从而降低废液的COD值。
新生态的Fe3
＋及Fe2＋是良好的絮凝剂，能进一步吸附废水中的污染物以降低其表面能，最终聚结成
较大的絮体而沉淀。
Fe/C微电解法的COD去除率为47％左右。
微电解与Fenton联用工艺，
相对于微电解，更能够有效的去除成分复杂的废水特别是对CODCr、脱色、可生化性有
着更为明显的优势。
相比对于Fenton试剂投加Fe2+，不仅节约药剂成本，并且达到
了以废治废的目的。
4，砂滤器
它是利用石英沙作为过滤介质，在一定的压力下，把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。
主要是对泥沙，胶体，金属离子以及有机物进行截留，吸附。
其还有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，石英砂过滤器的独特优点还在于通过优化滤料和过滤器的设计，实现了过滤器的自适应运行，滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时滤床自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质，反洗时滤料充分散开，清洗效果好。
砂过滤器可有效去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、铁、有机物、农药、锰、细菌、病毒等污染物有明显的去
除作用。
石英砂滤器是利用一种或几种过滤介质，常温操作、耐酸碱、氧化，PH适用范围为2-13。
系统配置完善的保护装置具有反冲洗功能，泥垢等污染物很快被冲走，耗水量少，按用户要求可设置全自动功能。
在一定的压力下，使原液通过该介质的触絮凝、吸附、截留，去除杂质，从而达到过滤的目的。
5，活性炭过滤
活性炭是由微小结晶部分和非结晶部分混合组成的碳素物质，其表面布满了平均孔径
为～微米的微孔，比表面积很大（500～1700m3/g）。
它对水中多数有机物具有良好的吸附性能，疏水性物质更易被吸附。
活性炭吸附处理属于深度处理工艺，用以保证最终水
质的稳定性。
活性炭的吸附效果受制于待处理液的COD值，如果待处理液的原始COD值过高，将难于通过活性炭吸附而使其达标。
与Fe/C微电解法相比，活性炭吸附处理工艺相对简单，在经过絮凝处理后，如果待处理液的COD值已很低（COD<500mg/L）或接近国家规定排放标准，活性炭吸附是可选的方案该设备能去除清水中的异色，异味和汞，铅，镉，锌，铁，锰，铬等重金属物质，还可去除清水中的砷，氢化物，硫化物，余氯
等高分子化合物及锶，镭等放射性物质，去除和杀死水中的细菌和大肠杆菌以及其它致癌物质。
活性炭过滤器结构简单，操作维修方便。
活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。
6，超滤设备
超滤是采用中空纤维过滤新技术，配合预处理过滤清除水中杂质；超滤微孔小于微米，
能彻底滤除水中的细菌、铁锈、胶体等有害物质，保留水中原有的微量元素和矿物质。
超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力（压力）作
用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质，而水和小的溶质颗粒透过膜的分离
过程。
通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。
当被处理水借
助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质
透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。
超滤
是介于微滤与纳滤之间，且三者之间无明显的分界线。
一般来说，超滤膜主要用于截留
去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质，超滤设备系统回收率高，
可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。
系统制作材质采用卫生级管阀，现场清洁
卫生，满足GMP或FDA生产规范要求。
系统工艺设计先进，集成化程度高，结构紧凑，占地面积少，操作与维护简便，工人劳动强度低。
配套设备
增压泵是超滤膜以力差为推动力进行过滤，当原水的水压不能满足过滤需求时，系
统需要增加泵加压，以实现超滤膜分离作用，由于超滤膜的工作压力较低，一般小于
O·3MPa，故在系统设计时，一般选用离心泵，选择离心泵的主要依据是扬程、流量、泵
体材质，其次是泵的体积大小、外观造型和价格等。
物理清洗和化学清洗系统，化学清洗泵一般选择耐化学药剂的泵体。
清洗系统主要由配药箱、净水箱、循环泵组成，采用气水混合清洗的还包括空压机，一般物理清洗分为等压冲洗和反冲洗。
等压冲洗时是关闭产水阀，全开浓水阀，使原水以快于正常工作状态时的流速冲刷膜表面，去除污垢。
反冲洗是关闭原水阀采用循环泵，将净水箱中的水从产水口打入膜组件。
使净水按正常过滤的反方向透过膜，冲刷掉膜表面的污染物，并使其从浓水口排出，反冲洗后，马上进行等压冲洗。
能更有效地将被截留的污染物排出，为了加强清洗效果，顺冲时，可采用气水混合液进行冲洗。
化学清洗系统是用循环泵将配药箱内的清洗液送入超滤系统，进行循环清洗和浸泡，靠化学药品的作用去除膜表面的污垢，以恢复膜的产水能力，维持设计流量要求。
消毒灭菌系统超滤的消毒灭菌系统所用设备和操作程序与化学清洗系统相同，仅需要将清洗液换成灭菌液即可，一般使用的灭菌剂为次氯酸钠和过氧化氢，在选择灭菌剂时要考虑剂膜的材质和灭菌剂浓度。
例如Ps材质膜不能采用含有阴离子表面活性剂的灭菌剂，否则会对膜造成不可逆的通量损失。
7，反渗透设备
反渗透膜两侧的压力不同，通过两侧的压力为动力，压迫原水通过反渗透膜，盐的
浓度低的会向浓度高的盐方向渗透，能够达到的平衡状态下，就是液体的渗透压。
当含
有的盐水一侧的压力对于另一侧的渗透压力时候，就会发生反方向的流动，就产生了反
渗透过程，利用孔径为1/10000μm的反渗透膜，使较高浓度的水变为低浓度水，同时将
工业污染物、重金属、细菌、病毒等大量混入水中的杂质全部隔离，从而达到规定的理化指标及卫生标准，产出至清至纯的水。
低压冲洗反渗透设备
定期对反渗透设备进行大流量、低压力、低pH值的冲洗有利于剥除附着在膜表面上的污垢，维持膜性能，或当反渗透设备进水SDI突然升高超过以上时，应进行低压冲洗，待SDI值调至合格后再开机。
反渗透膜化学清洗
在正常运行条件下，反渗透膜也可能被无机物垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染，这些物质沉积在膜表面上会引起净水设备反渗透装置出力下降或脱盐率下降、压差升高，甚至对膜造成不可恢复的损伤，因此，为了恢复良好的透水和除盐性能，需要对膜进行化学清洗。
一般3个月清洗一次，如果每个月不得不清洗一次，这说明应该改善的预处理系统，调整的运行参数。
如果1～3个月需要清洗一次，则需要提高设备的运行水平，是否需要改进预处理系统较难判断。
反渗透设备主件采用进口的复合膜元件及进口高压不锈钢泵，进水适应性、脱盐率和使用寿命等方面，具有独特的优点；
1，设计压力：
~，脱盐率：
96~99%；
2，自动化程度高，运行稳定，故障率低且运行费用低等优点；
七．控制系统的设计
1自动/手动控制
所有设备自动/手动运行。
系统设有手动功能，当自动运行程序不能使用时可手动操作。
自控通过数据采集设
施、自控柜及相关附件和自控执行设施实现。
运行参数可在自控柜上显示。
自控设置可
以在自控机上实现。
2水泵及电机保护
所有电机使用进口过载保护器
3反渗透出水水质在线数显。
4系统与药剂注入联动，保护膜组件运行安全。
5水低压停机/报警装置
当给水压力低于最低允许值时，反渗透自动停机并给出低压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于给水压力过低造成对高压泵的损害。
6高压泵高压泄流/停机/报警
当高压泵出口压力高于最高允许值时，反渗透自动泄流，然后停机并给出高压泵高压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜及压力容器的损害。
7浓水高压泄流/停机/报警
反渗透浓水侧压力高于最高允许值时，反渗透自动泄流，然后停机并给出浓水高压报警指示信号，操作员解决问题后重新启动，避免由于浓水压力过高造成对膜及压力容器的损害。
8反渗透停机/运行自动冲洗膜
分别在RO开机与停机时，设有自动快冲功能，每次冲洗1-3min。
以便及时清除易
于沉积在RO膜上的污垢。
9与产品水箱高、低液位联动，进行自动制水控制。
八．技术特点
合理的流程设计及高品质的设备,工艺设计先进、水质优良而稳定,该工艺设计采用
了先进的反渗透膜分离技术，出水水质稳定。
1．可靠的过滤装置
机械过滤器及活性碳过滤器采用控制阀组,其优点表现在：
☆运行可靠
☆节省厂房
☆运行方便
☆过滤精度准确
2．反渗透膜
在进口膜公司生产的众多型号的反渗透膜中，选择超低压节能型性能最优的反渗透膜，
最低除盐率98%。
☆膜在同样的产水量，则所需的操作压力要求低很多。
☆高水通量、高脱盐率
☆节省能源，降低系统运行成本
3．反渗透压力容器
本厂生产的反渗透设备采用国内知名厂家生产的不锈钢压力容器，为设备的安全运行提
供保证。
4.高压泵
采用不锈钢多级高压离心泵。
☆运行稳定，可靠性高
☆免维护保养
☆低噪音
5.高质量品牌零配件
反渗透膜和高压泵，反渗透膜壳连接件、压力表、流量计、电磁阀、水质在线检测仪、压力传感器及电器控制原件全部采用高质量部件，以保证设备的品质。
6．完善的自动控制保护装置
反渗透有给水高低压力保护、浓水高压保护、停机保护、停机自动清洗及水箱高低
液位协配系统。
分别在RO开机与停机时，设有自动快冲功能，每次冲洗1-3min。
以便
及时清除易于沉积在RO膜上的污垢。
九系统用电量、用水量
用电量
2相220V、3相380V40kw供电系统
用水量
系统给水≥25吨/小时
给水压力＞
运行排水量≤8吨/小时
十．售后服务承偌
1、质量保证
1）系统的质量保质期为验收合格后12个月。
2）在保质期内，若设备在正确操作运行下，卖方负责免费更换与维修损坏件。
3）在质量保证期后，卖方以优惠价格长期向买方供应备件。
4）反渗透装置的的质保期为1年。
2、售后服务承诺
1）设备投运1个月后，每30天电话回访设备运行情况；每3-6个月派遣服务工程师到现场了解设备的运行情况；
2）供方在接到需方质量事故通知后成都市内12小时赶至现场解决问题；
3）备件及化学剂长期优惠供应，并免费指导更换和维修；
4）急需备品备件3-6天内送到现场；
3、人员培训：
1）培训阶段：
理论培训设备构造培训设备维修保养培训操作培训
2）培训计划表
序号
培训内容
培训时间（小时）
1
基础理论
2
2
设备构造
1
3
设备维护保养
2
4
RO膜清洗
1
5
仪表校正
1
6
设备故障排除
1
7
操作示范（现场）
2
3）培训标准：
以参训人员可以独立操作、维护相应岗位系统设备为标准。
上岗操作
能力。
升级会员 