一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置

摘要

本发明公开了一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置，包括外壳，外壳的内部设有上压板与下压板，所述上压板与下压板的中心位置垂直设有中心螺杆，中心螺杆上方的上定位垫块侧面设有清水出口，所述上压板的上平面分别设有进水口、冲洗给水管和浓缩液出口，所述下压板上设有冲洗排水管，在上压板与下压板之间设有S型导流盘和膜片，所述膜片一端水平设置在夹块之间，所述夹块与膜片的接触处设有弹簧，所述夹块与中心螺杆之间设有清水水道，所述清水水道往上延伸与清水出口连通，所述导流盘表面均匀排列有多个外凸的凸点，所述膜片水平设置在导流盘之间，本装置对污染的截留率很高，净化效果好，膜使用寿命长，易于维护，投资及运行费用低。

说明书

技术领域

本发明属于水净化设备技术领域，具体涉及一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置。

背景技术

页岩气是一种非常规天然气资源，地质储量巨大。开采页岩气的压裂过程需使用大量水，以我国四川盆地某单口页岩气水平井为例，压裂开采需使用2万到3万平方米的水量。在页岩气的开采过程中，使用水力压裂技术用以破裂地下岩层，释放其中的页岩气，被注入到地层的水会在页岩气产气的不同阶段返排，称为采出水。目前，滑溜水体系的体积压裂技术和长井段水平井技术是页岩气开采现场应用最为广泛的技术。采出水返排阶段具有水质成分复杂，含有大量高分子聚合物，在采出水中，除采出水组分外还夹带泥沙等污染物，并且以氯化钠为主的盐度逐步升高，部分区域地层中可能含有重金属及放射性元素随着产出水的返排夹带回地面，处置不当会将对土壤、地表水造成环境污染的风险，引发社会问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置，对污染的截留率很高，净化效果好，膜使用寿命长，易于维护，投资及运行费用低。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置，包括圆形外壳，所述外壳的内部设有上压板与下压板，所述上压板与下压板的中心位置垂直设有中心螺杆，中心螺杆两端设有螺母，所述螺母与上压板之间设有上定位垫块，所述上定位垫块侧面设有清水出口，螺母与下压板设有下定位垫块，所述上压板的上平面分别设有进水口、冲洗给水管和浓缩液出口，所述下压板上设有冲洗排水管，所述上压板与下压板之间设有S型导流盘和膜片，所述上压板、下压板、S型导流盘和膜片之间设有流水道，所述膜片为双层膜片，双层膜片之间设有渗水布，所述膜片一端水平设置在夹块之间，所述夹块与膜片的接触处设有弹簧，所述夹块与中心螺杆之间设有清水水道，所述清水水道往上延伸与清水出口连通，所述导流盘表面均匀排列有多个外凸的凸点，所述膜片水平设置在导流盘之间。

进一步的，所述冲洗给水管与冲洗排水管上设有控制阀。

进一步的，所述凸点外表形状为半球面。

进一步的，所述流水道为≥3 mm的开放式宽流道。

进一步的，所述上压板与上定位垫块之间设有密封圈。

进一步的，所述下压板与下定位垫块之间也设有密封圈。

本发明所述的一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置的使用方法，包括：

S1：废水净化

页岩气废水从进水口进入，经过流水道在S型导流盘里流动，经过膜片净化后的水通过渗水布渗入清水水道中，最终从清水出口流出，剩余的废水及垃圾、杂质留在导流盘内，最终从浓缩液出口流出，由于导流盘表面均匀排列有多个外凸的凸点，在压力作用下流经凸点碰撞时形成湍流，同时由于膜片一端悬空，另一端设有弹簧，在遇到湍流膜片时会振动，增加透过速率和自清洗功能，避免了膜堵塞和浓差极化现象；

S2：内部清洗

从冲洗给水管接通水注入外壳内部，对导流盘表面以及膜片表面进行冲洗，最终从冲洗排水管流出，不用时关闭冲洗给水管与冲洗排水管。

本发明的有益效果是：

（1）采用碟管式反渗透技术分对污染的截留率很高，不受废水可生化性、炭氮比等因素的影响，对于高有机污染物浓度废水有着很大的优势。

（2）导流盘表面有若干半圆形凸点，这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流，增加透过速率和自清洗功能，从而有效地避免了膜堵塞和浓差极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于恶劣的进水条件。

（3）碟管式反渗透（DTRO）组件具备3 mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使反渗透膜的寿命延长；而且易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。实践项目表明，DTRO寿命长达5年以上。

（4）DTRO膜组件采用标准化设计，组件易于拆卸维护，打开DTRO组件可以轻松检查维护任何一片膜片及其它部件，维修简单，当零部件数量不够时，组件允许少装一些膜片及导流盘而不影响DTRO膜组件的使用，这是其它形式膜组件所无法达到的。

（5）在达到高水平的排放标准的前提下，相对于其它工艺，碟管式反渗透技术工艺流程最短，能耗最低，投资及运行费用低，占地面积小，在同样可以达到新标准的处理工艺中，两级DTRO的运行费用要远低于其它处理工艺。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记列表：

1、外壳，2、上压板，3、下压板，4、中心螺杆，5、螺母，6、上定位垫块，7、清水出口，8、下定位垫块，9、进水口，10、冲洗给水管，11、浓缩液出口，12、冲洗排水管，13、导流盘，14、膜片，15、流水道，16、夹块，17、弹簧，18、清水水道，19、凸点，20、控制阀，21、密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置，包括圆形外壳1，所述外壳1的内部设有上压板2与下压板3，所述上压板与下压板的中心位置垂直设有中心螺杆4，中心螺杆4两端设有螺母5，所述螺母5与上压板2之间设有上定位垫块6，所述上定位垫块6侧面设有清水出口7，螺母5与下压板3之间设有下定位垫块8，所述上压板的上平面分别设有进水口9、冲洗给水管10和浓缩液出口11，所述下压板3上设有冲洗排水管12，所述上压板2与下压板3之间设有S型导流盘13和膜片14，所述上压板2、下压板3、S型导流盘13和膜片14之间设有流水道15，所述膜片14为双层膜片，双层膜片之间设有渗水布，所述膜片14一端水平设置在夹块16之间，所述夹块16与膜片14的接触处设有弹簧17，所述夹块16与中心螺杆4之间设有清水水道18，所述清水水道18往上延伸与清水出口7连通，所述导流盘13表面均匀排列有多个外凸的凸点19，所述膜片14水平设置在导流盘13之间。

工作原理：

页岩气废水从进水口9进入，经过流水道15在S型导流盘13里流动，经过膜片14净化后的水通过渗水布渗入清水水道18中，最终从清水出口7流出，剩余的废水及垃圾、杂质留在导流盘13内，最终从浓缩液出口11流出，由于导流盘13表面均匀排列有多个外凸的半圆形凸点19，在压力作用下流经凸点碰撞时形成湍流，同时由于膜片14一端悬空，另一端设有弹簧17，在遇到湍流膜片时会振动，增加透过速率和自清洗功能，避免了膜堵塞和浓差极化现象，成功地延长了膜片的使用寿命；清洗时也容易将膜片上的积垢洗净，保证碟管式膜组适用于恶劣的进水条件。

另外，本发明还设置了自清洗功能

从冲洗给水管10接通水注入外壳内部，对导流盘13表面以及膜片14表面进行冲洗，最终从冲洗排水管12流出，不用时关闭冲洗给水管10与冲洗排水管12的控制阀20。

在所述上压板2与上定位垫块6之间设有密封圈21，下压板3与下定位垫块8之间也设有密封圈，确保不漏水。

本发明采用碟管式反渗透（DTRO）技术分对污染的截留率很高，性能稳定，不受废水可生化性、炭氮比等因素的影响，对于高有机污染物浓度废水有着很大的优势。

碟管式反渗透组件具备3 mm开放式宽流道及独特的带凸点导流盘，料液在组件中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使反渗透膜的寿命延长；而且易于清洗，清洗后通量恢复性非常好，从而延长了膜片寿命。实践项目表明，DTRO寿命长达5年以上，且膜片可单独更换，成本低，占地面积小，值得推广。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。