[發明專利]一種頁巖氣開采廢水處理工藝

有效

• 申請號: 201410274255.7
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104016430A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李海松;王敏;黨衛星;毛圣捷;代吉華;王巖;買文寧
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;河南中鄭環境工程有限公司
• 主分類號: C02F1/10
• 分類號: C02F1/10;C02F103/10
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真

技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種離心噴霧干燥的物理處理工藝，尤其是一種適用于高鹽分頁巖氣開采廢水的處理工藝。

背景技術

隨著美國大規模開采頁巖氣的成功，頁巖氣這一非常規能源資源已經逐步成為石油勘探開采的新方向。其開采技術主要包括水平井技術和多層壓裂技術、清水壓裂技術、頁巖氣開發重復壓裂技術及最新的同步壓裂技術。以上技術的核心在于水力壓裂法，即將化學物質和大量水、泥沙的混合物，用高壓注入地下井，壓裂附近的巖石構造，進而收集氣體。

頁巖氣開采是一個高度密集型的用水過程，單個井的鉆孔和壓裂作業通常需要約19000立方米的水，而作為壓裂液的核心化學成分則有596種之多，壓裂過程用水量大，需要大量的水混合著沙子和化學品注入井內，以便于抽取氣體。該技術在消耗大量淡水資源的同時，還會產生大量的廢水，會對空氣、水源和土壤造成污染。

水污染是頁巖氣開采的負面因素之一，壓裂井水的排放及處理是頁巖氣開采對環境影響的重點。每口井壓裂之后，在其生命周期中會出現一定比例的壓裂液回流現象。這種水已經受到嚴重污染，如果不能得到正確控制和有效處理，在向地表回流時，會造成地下水污染風險。頁巖氣開采廢水的主要特點之一是含有過高的鹽分，直接外排會導致土地鹽堿化。由于頁巖氣開采技術是近年來發展的新興技術，目前還沒有針對性強的處理高鹽度、化學成分復雜的頁巖氣廢水處理技術。有部分實例嘗試使用反滲透或加熱蒸發進行處理，由于頁巖氣開采廢水含有大量的Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-離子，在濃度高時形成CaSO₄結晶，堵塞反滲透膜，降低了反滲透膜的使用壽命，同時使反滲透處理壓力增高，增加了處理成本，技術和經濟上不可行。加熱蒸發處理工藝在蒸發濃縮到一定濃度后，大量的鹽分析出，在蒸發器表面結垢，降低了蒸發器熱交換效率，使蒸發濃縮的成本急劇上升。同時，高濃度的鹽水對蒸發器的腐蝕也是不可承受的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對高鹽度頁巖氣開采廢水處理工藝耗能高、投資大的問題，提供一種針對高鹽度頁巖氣開采廢水的處理工藝，該工藝投入成本低，方法簡便易行，實現資源的綜合利用。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：一種頁巖氣開采廢水處理工藝，步驟如下：

???（1）在熱風爐中采用天然氣作為燃料直接燃燒，經凈化處理形成熱風，利用熱風作為介質和載體，以更大地提高熱利用率和熱工作效果，熱風爐中使用的天然氣為頁巖氣開采現場產生的天然氣，燃料成本低；

（2）將頁巖氣開采廢水經螺桿泵通入離心噴霧干燥塔，同時熱風經風機通入離心噴霧干燥塔，控制離心噴霧干燥塔進口的風溫保持在300~600℃，尾氣出口的風溫保持在80~120℃，熱風進入離心噴霧干燥塔頂部的空氣分配器，呈螺旋狀均勻進入干燥塔，頁巖氣開采廢水由料液槽經過濾器由泵送至干燥塔頂部的離心霧化器，使其噴成極小的霧狀液滴，廢水和熱氣并流接觸使水分迅速蒸發，其中離心霧化器轉速為10000~12000r/min；

（3）頁巖氣開采廢水在離心噴霧干燥塔中在極短時間內干燥成成品，成品主要以干粉形式存在，由干燥塔底部的旋風分離器排出，干粉經集中收集處理后進行計量包裝，形成產品，可根據不同水質條件及具體干粉組成成分應用于化工等其他行業；

（4）離心噴霧干燥過程中產生的廢氣主要以水蒸汽的形式存在，由風機排出后經水膜除塵凈化處理后可達到直接排放標準，進而直接排放至大氣環境，水膜除塵器用水為頁巖氣開采廢水，循環48~60h后，合并到頁巖氣廢水，進行干燥處理，降低成本。

本發明的有益效果：采用本發明的工藝對頁巖氣開采廢水進行處理，燃料天然氣可利用現場開采的頁巖氣，可降低燃料成本。目前，國內頁巖氣開采廢水處理采用運輸至附近城市污水處理廠進行處理的方法，經測算，運輸成本與污水處理費用每噸廢水多達500-600元，而頁巖氣開采廢水中的鹽分僅僅是稀釋排放，并沒有達到去除的目的。采用該發明工藝后降至每噸100元，方法簡便易行，同時實現資源的綜合利用。

附圖說明

圖1是本發明的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實例，進一步闡述本發明。但這些實施例僅是范例性的，并不對本發明的范圍構成任何限制。此外本領域技術人員應該理解的是，在閱讀了本發明所講授的內容之后，通過對本發明的細節所作的各種改動或替換而得到的一些等價形式，應同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

實施例1