[發明專利]頁巖氣開采壓裂返排廢液循環列管蒸發減量化處理方法及設備

有效

• 申請號: 201711420885.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108117214B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 翟俊;楊忠平;肖海文;李鋒超;陳忠禮;姚婧梅;李偉
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;B01D1/04;C02F103/10
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

一種頁巖氣開采壓裂返排廢液的處理方法及設備，首先向廢液中加入絮凝劑進行混凝預處理并通過壓濾機壓濾，實現固液分離；將壓濾機濾出水通過Fenton氧化進一步將廢水中的難降解有機物氧化降解；采用靜態混合器，在管路中向Fenton反應后的廢水中投加NaOH，沉淀水中的Fe³⁺離子，溶液經沉淀池沉淀后通過壓濾機進行固液分離，濾液通過砂濾罐過濾；最后將經砂濾罐過濾后的廢水泵入循環列管蒸發器進行蒸發濃縮，濃縮后的處理水進行外運處理。各環節所產生的污泥進行衛生填埋。本發明各個工藝段環環相扣，工藝完備，對進水的適用性廣泛。同時流程簡單、高效節能，運行成本低，系統結構緊湊，可以大幅降低外運處理的廢水量。

技術領域

本發明涉及工業污廢水處理領域，特別涉及頁巖氣開采壓裂返排廢液減量化的處理工藝。

背景技術

頁巖氣開采壓裂返排廢液是在頁巖氣開采過程中產生的一種“特殊作(工)業廢水”。我國頁巖氣開采每年排放的壓裂廢液高達100萬噸左右。具有關統計，每口頁巖氣生產井壓裂返排廢液約30～50m³/d。其組分十分復雜，主要含有油類、各種胍膠、甲醛等多種有機添加劑、硫酸鹽等各類化學處理劑、細菌等多種物質。因此頁巖氣的壓裂返排廢液具有高COD值、高含鹽量、高穩定性、高粘度、刺激氣味強烈，難降解等特點，對環境的危害極大。這些物質進入環境后，尤其是進入地下水和地表水環境后，將會給水、土環境系統帶來持久性的污染，對頁巖氣的生產和長遠發展造成不可估量的損失。因此，其壓裂返排廢液處理成為制約頁巖氣開發過程中的關鍵環境問題之一。

然而，受現場條件和技術水平限制，我國頁巖氣壓裂廢液的處理技術尚不成熟，甚至有些未經處理就直接將廢液回注或排放到環境中，這更進一步加劇了頁巖氣壓裂廢液處理的緊迫性。目前，常用的壓裂廢液處理工藝主要有“Fenton氧化-絮凝-SBR聯合處理”，“絮凝－隔油－光催化氧化”，“Fenton氧化－絮凝回注處理”，“絮凝－隔油－沉淀－雙級氧化”，“化學脫穩－過濾－O₃/H₂O₂－復合催化氧化－深度氧化”等。上述組合工藝，可以實現單項技術的優勢互補，提高處理效果、減少化學藥劑用量、降低成本等。但這些工藝都注重對于廢水中懸浮物質和有機物的處理，對于廢水中鹽的處理效果并不明顯。又由于頁巖氣壓裂廢液中含鹽量十分高，因此，對于廢液中鹽的處理成為頁巖氣壓裂廢液處理的一道難題。并且這些處理工藝大多停留在試驗研究階段，實際工程運用較少，即使少數應用，處理后外運回注水或排放水量仍然較大，導致外運、回注成本居高不下。

隨著國內日益嚴峻的環境問題，對頁巖氣開采過程中所產生的壓裂廢液進行高效、低成本減量處理成為其發展的迫切需求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有頁巖氣開采壓裂返排廢液處理量大的問題，提供一種效率高、操作簡便、便于移動、處理成本低的頁巖氣開采壓裂返排廢液循環列管蒸發減量化處理方法及設備，針對壓裂返排廢液本身具有成分復雜、多變性和分散性的特點，重點實現廢液減量化，以解決我國頁巖氣開采行業壓裂返排廢液處理的難題。

本發明采用的技術方案如下：

一種頁巖氣開采壓裂返排廢液循環列管蒸發減量化處理方法，包括如下幾個步驟：

1、混凝沉淀預處理：將壓裂返排液泵入混凝預處理罐中，用加藥機向壓裂返排液廢水中加入碳酸鈉(Na₂CO₃)和鋁系聚合氯化鋁(PAC)進行混凝預處理，使Ca²⁺、Mg²⁺離子形成沉淀，同時去除廢水中的濁度、懸浮物、壓裂液殘余成分以及原油等雜質。所述混凝預處理時，絮凝過程的水力停留時間為15±5min。若壓裂返排液的有機物、SS以及其他物質濃度過高，是廢液呈現膠狀，則可先進行壓濾機壓濾，實現固液分離，濾出廢水再進行混凝沉淀預處理。