一种页岩气压裂返排废液的处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种页岩气压裂返排废液的处理方法及装置，属于压裂液返排领域。该方法包括将页岩气井场分离器中分离出的压裂返排废液导入混合调节池，pH调节至6-8；将得到的返排液通过曝气方式进行预氧化，同时采用电混凝处理3-10分钟，随后静置10-30分钟，取第一上清液；在搅拌状态下，将第一上清液的pH调节至10-11，然后加入离子沉淀剂和凝聚剂，并以40-800转/分钟的搅拌速度持续搅拌10-15分钟，随后沉降5-8分钟，取第二上清液；将第二上清液的pH调节至6-8，然后进行电氧化杀菌处理至少30分钟，随后在5-20微米的过滤精度下进行过滤。本发明专利技术的方法操作简单，不会造成水质二次污染，各单元可根据需要进行切换，实现对页岩气压裂返排废液不同处置途径下的水质需求。

Method and device for treating shale gas cracking flowback waste liquid

The invention discloses a method and a device for treating shale gas cracked flowback waste liquid, belonging to the field of fracturing fluid flowback. The method includes separating the shale gas separator in well fracturing fluid into the mixing regulation pool, pH adjusted to 6-8; will be back pre oxidation by aeration discharge, the electric coagulation treatment for 3-10 minutes, then rest for 10-30 minutes, take the first supernatant; under the condition of stirring. The first pH of the supernatant was adjusted to 10-11, and then adding ion precipitant and coagulant, and stirring speed to 40-800 / minutes of continuous stirring for 10-15 minutes, then take second minutes of settlement of 5-8, second pH of the supernatant supernatant; will be adjusted to 6-8, then the electro oxidation sterilization treatment for at least 30 minutes and then filtered in the accuracy of 5-20 micron filter. The method of the invention has simple operation and can not cause two pollution of water quality, and each unit can switch according to needs, so as to realize the water quality demand of shale gas cracking waste water under different disposal ways.

【技术实现步骤摘要】
一种页岩气压裂返排废液的处理方法及装置
本专利技术涉及压裂液返排领域，特别涉及一种页岩气压裂返排废液的回用处理方法及装置。
技术介绍
页岩气是一种存在于页岩储层中的非常规天然气资源，已成为全球油气资源勘探开发的热点。由于页岩储层厚度薄，渗透率低，所以，通常采用水力压裂技术来对页岩气进行开采。而水力压裂需要消耗大量的淡水资源，同时在页岩气压裂过程中常伴随有大量的压裂返排废液产生(通常来讲，每口页岩气井产生出的压裂返排废液约为0.4-1.6万立方米)。页岩气压裂返排废液具有水量大、组成复杂(例如悬浮物、石油类、细菌、部分金属和非金属离子等)、污染物浓度高等特点，如果其不经处理而直接外排，会对环境造成污染。所以，有必要提供一种页岩气压裂返排废液的处理方法，使处理后的废水可实现达标外排，也可以实现再利用。现有技术提供了这样一种页岩气压裂返排废液的处理方法，包括：包括混凝、微电解、芬顿复合过硫酸盐催化氧化、絮凝沉淀、水解酸化、生化和吸附过滤处理单元，其中，(1)混凝处理单元：在页岩气压裂返排废液中加入铁系无机混凝剂或聚合氯化铝混凝剂，快速搅拌10-15分钟，用氢氧化钙或氢氧化钠调整其pH值为8-9，后再加入助凝剂PAM或HPAM快速搅拌，待矾花形成后停止搅拌，沉淀30分钟以上，取上清液过滤，用浓硫酸调整滤液pH值为3-5；(2)微电解处理单元：将步骤(1)中调整pH值后的废水进行微电解处理，采用Fe/C或Fe/Cu/C填料为微电解填料，电解3-4小时，在微电解装置底部安装有空气曝气器，曝气量为400～600L/h；(3)芬顿复合过硫酸盐催化氧化处理单元：将步骤(2)处理后的废水进行芬顿复合过硫酸盐催化氧化处理，以双氧水和过硫酸氢钾为氧化剂，以硫酸亚铁为催化剂，反应pH值为3-5，催化氧化时间为2-4小时；(4)絮凝沉淀处理单元：将步骤(3)中处理后的废水进行絮凝沉淀处理，用氢氧化钙调整废水pH值为8-10，并在搅拌条件下加入高分子NSG或PAM或HPAM，快速搅拌，待矾花形成后停止搅拌，沉淀30分钟以上；(5)水解酸化处理单元：将步骤(4)中处理后的废水进行水解酸化处理，水解酸化池为钢筋混凝土结构的矩形池体，池内悬挂PP或PE材质半软性生物填料，采用多点布水系统，端部安装有斜管沉淀设备，总有效水力停留时间为7-20h，将反应严格控制在水解酸化阶段；(6)生化处理单元：将步骤(5)处理后的废水进行生化处理，生化处理工艺采用曝气生物滤池(BAF)或序批式活性污泥法(SBR)；(7)吸附过滤处理单元：将步骤(6)处理后的废水在装有粒状活性炭或陶粒或球型改性粉煤灰的吸附柱内进行吸附过滤处理，滤料与废水的重量比为(1-1.5):10，反应pH值为6-9，吸附过滤速度为8-10m3/h，操作压力为0.4-0.6MPa，处理后的废水可实现达标外排，也可以再利用；(8)系统排放的污泥经板框压滤机脱水，滤液进入混凝处理单元，滤饼干化制砖或固化处理。专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：现有技术提供的工艺较复杂、成本较高，而且当出现页岩气返排废液水质水量波动大时，更难以实现良好的处理效果。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种操作简单，成本低廉，且在液量大及水质波动的情况下也能利用电化学组合法的特性，有效控制反应速率、药剂加量，更容易实现良好处理效果的页岩气压裂返排废液的处理方法及装置。具体技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种页岩气压裂返排废液的处理方法，所述方法包括：步骤a、水质混合调节：将页岩气井场分离器中分离出的压裂返排废液导入水质混合调节池，使所述压裂返排废液的pH调节至6-8；步骤b、曝气/电混凝耦合除铁：将所述步骤a中得到的返排液通过曝气方式进行预氧化，同时采用电混凝处理3-10分钟，随后静置10-30分钟，取第一上清液；步骤c、离子沉淀除垢：在搅拌状态下，将所述第一上清液的pH调节至10-11，然后加入离子沉淀剂和凝聚剂，并以40-800转/分钟的搅拌速度持续搅拌10-15分钟，随后沉降5-8分钟，取第二上清液；步骤d、电氧化杀菌：将所述第二上清液的pH调节至6-8，然后进行电氧化杀菌处理至少30分钟，随后在5-20微米的过滤精度下进行过滤，得到处理后的页岩气压裂返排废液。具体地，作为优选，所述方法还包括：对所述处理后的页岩气压裂返排废液进行回用、深井回注或者外排前预处理；通过所述步骤b获得第一污泥产物，通过所述步骤c获得第二污泥产物，并对所述第一污泥产物和所述第二污泥产物浓缩固化后进行填埋。具体地，作为优选，所述步骤b中，通过微孔曝气器使所述步骤a中得到的返排液中亚铁离子得到预氧化，再通过所述电混凝处理进行破胶除铁、除油。具体地，作为优选，所述步骤b中，所述电混凝处理的操作参数如下：采用脉冲式电源，电流密度为2-10A/dm2；阴极电极板和阳极电极板之间的间距为5-20mm，且材质均选自铝、铁。具体地，作为优选，所述步骤c中，通过氢氧化钠和/或生石灰将所述第一上清液的pH调节至10-11；所述离子沉淀剂为碳酸盐和/或硫酸盐，加入量为0.5-5g/L第一上清液；所述凝聚剂为非离子型聚丙烯酰胺或者阴离子型聚丙烯酰胺，加入量为2～4mg/L第一上清液。具体地，作为优选，所述步骤d中，所述电氧化杀菌处理的操作参数如下：采用脉冲式电源，电流密度为2.5-6.5A/dm2、电流频率为2.5-10kHz；阳极板为钛基钌铱阳极或者钛基铱钽阳极。具体地，作为优选，所述步骤d中，通过采用袋式过滤器或者膜分离器进行所述过滤。第二方面，本专利技术实施例提供了一种页岩气压裂返排废液的处理装置，包括：水质混合调节池，用于将页岩气井场分离器中分离出的压裂返排废液水质混合均匀并调节pH至6-8；曝气/电混凝耦合处理池：用于对由所述水质混合调节池而来的返排液进行预氧化、破胶除铁处理，去除所述返排液中铁离子，以及部分石油类；离子沉淀池，用于对由所述曝气/电混凝耦合处理池而来的上清液进行离子沉淀，去除易成垢离子；电氧化杀菌池，用于对由所述离子沉淀池而来的上清液进行电氧化杀菌处理，去除细菌及部分有机物；深度过滤器，用于对由所述电氧化杀菌池而来的溶液进行深度过滤。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术实施例提供的页岩气压裂返排废液的处理方法，通过对页岩气压裂返排废液依次进行曝气/电混凝耦合除铁处理、离子沉淀除垢处理、电氧化杀菌处理以及深度过滤，从而保证充分除去废液中的总铁、胶体悬浮物、成垢化合物、细菌、有机污染物、以及残留的微细颗粒，使得处理后的页岩气压裂返排废液满足回用、回注或者外排预处理的指标要求。本专利技术实施例结合电化学组合方法进行废液的处理，具有操作简单，易控制，不需要额外投加药剂，成本低廉，不会造成水质二次污染，并且各单元可根据需要进行切换，实现对页岩气压裂返排废液不同处置途径下的水质需求。而且，本专利技术实施例提供的方法不受返排废液量及水质波动的影响，在各种水质条件下均能实现对其进行深度处理。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气压裂返排废液的处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤a、水质混合调节：将页岩气井场分离器中分离出的压裂返排废液导入水质混合调节池，使所述压裂返排废液的pH调节至6‑8；步骤b、曝气/电混凝耦合除铁：将所述步骤a中得到的返排液通过曝气方式进行预氧化，同时采用电混凝处理3‑10分钟，随后静置10‑30分钟，取第一上清液；步骤c、离子沉淀除垢：在搅拌状态下，将所述第一上清液的pH调节至10‑11，然后加入离子沉淀剂和凝聚剂，并以40‑800转/分钟的搅拌速度持续搅拌10‑15分钟，随后沉降5‑8分钟，取第二上清液；步骤d、电氧化杀菌：将所述第二上清液的pH调节至6‑8，然后进行电氧化杀菌处理至少30分钟，随后在5‑20微米的过滤精度下进行过滤，得到处理后的页岩气压裂返排废液。

【技术特征摘要】
1.一种页岩气压裂返排废液的处理方法，其特征在于，所述方法包括：步骤a、水质混合调节：将页岩气井场分离器中分离出的压裂返排废液导入水质混合调节池，使所述压裂返排废液的pH调节至6-8；步骤b、曝气/电混凝耦合除铁：将所述步骤a中得到的返排液通过曝气方式进行预氧化，同时采用电混凝处理3-10分钟，随后静置10-30分钟，取第一上清液；步骤c、离子沉淀除垢：在搅拌状态下，将所述第一上清液的pH调节至10-11，然后加入离子沉淀剂和凝聚剂，并以40-800转/分钟的搅拌速度持续搅拌10-15分钟，随后沉降5-8分钟，取第二上清液；步骤d、电氧化杀菌：将所述第二上清液的pH调节至6-8，然后进行电氧化杀菌处理至少30分钟，随后在5-20微米的过滤精度下进行过滤，得到处理后的页岩气压裂返排废液。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述处理后的页岩气压裂返排废液进行回用、深井回注或者外排前预处理；通过所述步骤b获得第一污泥产物，通过所述步骤c获得第二污泥产物，并对所述第一污泥产物和所述第二污泥产物浓缩固化后进行填埋。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b中，通过微孔曝气器使所述步骤a中得到的返排液中亚铁离子得到预氧化，再通过所述电混凝处理进行破胶除铁、除油。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤b中，所述电混凝处理的操作参数如下：采用脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴睿，杨杰，刘文士，银小兵，翁帮华，向启贵，刘春艳，郭世月，周非，宫航，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11