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水力壓裂技術(shù)是利用地面高壓泵組向地層注入液體,通過水力作用使形成裂縫,從而提高流體的流動性,達(dá)到頁巖氣開采的目的。該技術(shù)的問題在于頁巖氣開采過程中一定時間段和一定區(qū)域內(nèi)會消耗大量的水資源,返排液中含有大量可溶性鹽、固體懸浮物、揮發(fā)性有機(jī)物、石油烴類、氨氮等等。目前,返排液主要通過絮凝、沉淀、過濾、氧化、脫鹽等工序進(jìn)行組合處理。
MVR是機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)的簡稱,目前國內(nèi)壓裂返排液達(dá)標(biāo)排放的處理工藝大多先采用反滲透、電滲析等處理單元將返排液中鹽分進(jìn)行濃縮,濃鹽水再進(jìn)一步蒸發(fā)成結(jié)晶鹽。
MVR作為一種占地面積小,熱效率高的蒸發(fā)技術(shù),更適用于頁巖氣開采區(qū)的丘陵地區(qū)。MVR利用壓縮機(jī)壓縮二次蒸汽使之升溫升壓以替代蒸汽作為加熱源。該技術(shù)不僅回收了二次蒸汽中的潛熱,提高了熱利用效率,還減少了冷凝水的使用,無需另設(shè)冷凝塔,減少了占地面積,降低了蒸發(fā)成本。此外,該技術(shù)尤其適用于礦化度在40000~120000 mg/L的廢水蒸發(fā)脫鹽,與結(jié)晶器聯(lián)用時可以做到鹽水零排放,并回收工業(yè)級Na Cl。
壓裂返排液達(dá)標(biāo)處理的整個工藝流程由預(yù)處理、反滲透脫鹽、MVR(機(jī)械壓縮蒸發(fā))組成。其中預(yù)處理主要包含除油、軟化和沉降等,反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的淡水經(jīng)處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),濃水則進(jìn)入MVR單元中蒸發(fā)為結(jié)晶鹽。
經(jīng)反滲透處理后濃水氯離子達(dá)到40000 mg/L以上,鈣鎂等硬度離子濃度也比較適于通過MVR單元進(jìn)行蒸發(fā)處理。MVR的整個流程由預(yù)熱器、加熱器、分離器、壓縮機(jī)、循環(huán)泵組成。原料液經(jīng)過預(yù)熱器加熱溫度升高至沸點(diǎn)附近,然后進(jìn)入蒸發(fā)器中加壓蒸發(fā),濃縮后的母液在結(jié)晶器結(jié)晶成鹽,生成的二次蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮升溫升壓。從壓縮機(jī)出來的蒸汽往往是過熱蒸汽,一般會補(bǔ)充一定的水,使其變成飽和蒸汽后再進(jìn)入加熱器中進(jìn)行加熱,加熱器中被加熱的料液往往含鹽濃度較高,需要料液循環(huán)泵在過程中不斷輸入動力。不同的原料液使用的蒸發(fā)器可能有所不同,但是大體流程與圖1差別不大。
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