CN102807276B - 一种用于油井压裂返排废水的废水处理剂及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废水处理剂，其包括一絮凝剂及一助凝剂；其中，以质量百分比计，该絮凝剂包括聚合硫酸铁铝60wt％-90wt％以及碳酸钠10wt％-40wt％；该助凝剂为水解聚丙烯酰胺粉剂。本发明还涉及一种废水处理方法，其是采用上述废水处理剂进行废水处理的方法，其包括以下步骤：首先向废水中加入絮凝剂；待其完全溶解分散后，调节废水pH值至中性或弱碱性；然后加入助凝剂；使废水静置1-2小时后，分离漂浮物及沉淀物。本发明还涉及一种上述的废水处理剂在处理油井压裂返排废水中的应用。本发明的废水处理剂及废水处理方法方法具有成本低，处理过程简单的优点，并且可使处理后的废水的色度、浊度、COD、硬度均有下降。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于油井压裂返排废水的废水处理剂及处理方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
油井压裂作业产生的返排废水具有色度高，固含量高，总硬度高及COD高的特点，处理难度大。
目前压裂返排废水的处理方法中，应用最为广泛的是絮凝处理方法。絮凝剂在废水絮凝处理过程中占有重要的地位，为达到理想的效果，针对不同的水质，选择合适的絮凝剂是不可缺少的工作。絮凝剂种类繁多，例如有机高分子、无机聚合物及天然絮凝剂等等。然而，单一絮凝剂的使用总是不能够满足复杂多变的井场废水处理，因此混合絮凝剂便得到了越来越多的研究，例如，研究显示混合铝铁聚合絮凝剂具有良好的处理效果。另外在投加主要絮凝剂之后，为了生成粗大、结实、易于沉淀的颗粒，有时在投加絮凝剂的同时需要加入助凝剂，助凝剂本身也可以起絮凝作用。
目前在处理油田压裂废水时，通常的方法是利用聚合氯化铁(铝)或聚合硫酸铁(铝)在近中性条件下的水解作用产生金属氢氧化物沉淀，并利用沉淀在沉降过程中对废水中的悬浮颗粒或乳化油滴吸附、捕获或包裹作用而使废水中的颗粒物或分散油滴随氢氧化物沉降而去除，或者通过加入的高分子化合物对分散离子(或油滴)的敏化作用而使含分散颗粒物(或乳化油滴)废水失稳产生颗粒物聚沉。当无机絮凝剂与有机高分子化合物同时使用时，常常可以形成两者的协同作用而使效果提高。CN1785826A公开了一种高效复合型絮凝剂，其包括絮凝剂和助凝剂，其中，絮凝剂为聚合铝铁或聚铝，助凝剂为碳酸钙等无机物，或者聚丙烯酰胺等有机物。该高效复合型絮凝剂具有良好的絮凝脱色能力。但该高效复合型絮凝剂也存在一些缺陷：其一，单独使用聚合铝铁或聚铝作为絮凝剂，在其水解形成氢氧化物的过程中，水解也同时产生氢离子，因此废水的pH将有所下降，尤其在由于水质较差，加入絮凝剂较多时更为明显，从而导致絮凝效果的下降；其二，以碳酸钙作为助凝剂，其在水中的溶解度极低，在碱性条件下几乎不溶解，因此可以起到成核中心的作用；但其在酸性条件下无法做为助凝剂来使用；其三，将絮凝剂与助凝剂在酸性条件下混合反应后加入到废水中，使其絮凝效果降低。
因此，研发出一种废水处理剂及废水处理方法，使絮凝剂和助凝剂可有效结合，达到理想的油田压裂返排废水处理效果，仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种废水处理剂及废水处理方法。本发明提供的废水处理剂及废水处理方法具有成本低，处理过程简单的优点，并且可使处理后的废水的水色度、浊度、COD、硬度均有下降。
为达上述目的，本发明提供一种废水处理剂，其包括一絮凝剂及一助凝剂；其中，以质量百分比计，该絮凝剂包括聚合硫酸铁铝60wt％-90wt％以及碳酸钠10wt％-40wt％；该助凝剂为水解聚丙烯酰胺粉剂。本发明提供的废水处理剂中的絮凝剂和助凝剂分开存放，由用户在使用时合并。
在上述的废水处理剂中，优选地，以聚合硫酸铁铝和碳酸钠的质量之和作为絮凝剂的质量，所述絮凝剂与所述助凝剂的质量比为(1000-4000)∶(10-100)。
在上述的废水处理剂中，优选地，所述水解聚丙烯酰胺粉剂为分子量300-700万，水解度25.0-35.0％的水解阴离子型聚丙烯酰胺。
当采用本发明的废水处理剂时，加入废水中的聚合硫酸铁铝水解产生的氢离子可以被碳酸钠中和，从而提高絮凝效果，同时碳酸钠还可以利用废水中的钙镁离子与碳酸盐形成难溶性化合物而形成新的成核中心，进一步提高絮凝效果，并使处理后的废水水质得以软化。因此，相较于单独使用聚合硫酸铁铝作为絮凝剂，聚合硫酸铁铝和碳酸钠的组合物絮凝剂可以使絮凝效果更高。而无机絮凝剂与有机助凝剂的作用不同，无机絮凝剂水解产生金属氢氧化物沉淀，并使废水中的颗粒物或分散油滴随氢氧化物沉降而去除，有机助凝剂可以进一步加快颗粒聚并，形成较大矾花。因此，其添加顺序及使用条件也有所不同，不能在使用前混合。必须先加入絮凝剂，待其完全溶解形成絮体后，在pH为中性或弱碱性的条件下加入有机助凝剂，从而达到理想的废水处理效果。
本发明还提供一种废水处理方法，其是采用上述废水处理剂进行废水处理的方法，其包括以下步骤：
首先向废水中加入絮凝剂；
待絮凝剂完全溶解分散后，调节废水pH值至中性或弱碱性；
然后加入助凝剂；
使废水静置1-2小时后，分离漂浮物及沉淀物。
在上述的废水处理方法中，优选地，所述絮凝剂在废水中的浓度为1000-4000ppm(mg/L)，以聚合硫酸铁铝和碳酸钠的质量之和计。
在上述的废水处理方法中，优选地，所述助凝剂在废水中的浓度为10-100ppm(mg/L)，以水解阴离子型聚丙烯酰胺的质量计。
在上述的废水处理方法中，优选地，使用氢氧化钠和/或碳酸钠调节废水pH值。
在上述的废水处理方法中，优选地，调节废水pH值至7-9。
本发明的适用于油井压裂返排废水的废水处理方法更为详细的过程，其包括以下步骤：向废水中加入絮凝剂至浓度为1000-4000ppm，使之在废水中完全溶解并混合均匀，随后加入适量NaOH和/或Na2CO3将废水pH值调节至7-9(若pH调节前废水pH值在此范围内时可以略去此步)，再向废水中加入事先已充分溶解的质量浓度为0.6wt％-0.8wt％的水解阴离子型聚丙烯酰胺溶液，使之在废水中的浓度为10-100ppm；经上述处理后，将废水静置1-2小时，分离除去漂浮物及沉淀物(分离除去漂浮物及沉淀物的步骤可以按照常规的方式进行)。
本发明还提供上述废水处理剂在处理油井压裂返排废水中的应用。
本发明提供的废水处理剂将絮凝剂和助凝剂有效结合，适用于油井压裂作业所产生废水的处理，视作业废水的pH特性，处理过程包含絮凝、中和、助凝、沉降等基本过程。经处理后的废水的水色度、浊度、COD、硬度均有下降，能够达到理想的油田压裂返排废水处理效果。
本发明采用无机聚合硫酸铁铝、碳酸钠与有机阴离子型聚丙烯酰胺组合而成废水处理剂，该处理剂使用时将无机絮凝处理剂与有机助凝剂分次加入，并可以通过采用无机碱调节废水pH值而达到理想的废水处理效果。
本发明提供的废水处理剂及废水处理方法具有以下优点：成本低，处理过程中不引入对井场作业有害物质，处理过程简单；处理后水色度、浊度、COD、硬度均有下降，其中，水色度下降90％以上，COD下降40-60％，水质得到软化；部分处理后的水可作为井场作业水源再次利用。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种废水处理剂及废水处理方法。本实施例所采用的待于处理的废水为井场压裂返排液100m3，pH值为6.2，色度为256，固含量为990mg/L，总硬度为282mg/L，COD为3200mg/L。
本实施例提供的废水处理剂包括絮凝剂与助凝剂，其中，絮凝剂由聚合硫酸铁铝与碳酸钠按照质量比3∶2混合而成；助凝剂为水解阴离子型聚丙烯酰胺粉剂(分子量为600万，水解度为28％)，在使用前，将水解阴离子型聚丙烯酰胺粉剂与适量的水混合，以使其充分溶解，得到质量浓度0.65wt％的水解阴离子型聚丙烯酰胺水溶液。
本实施例提供的废水处理方法包括以下步骤：
向废水中加入絮凝剂200kg，然后使之在废水中完全溶解并混合均匀；
随后加入适量NaOH将废水pH值调节至7-9；
再向废水中加入水解阴离子型聚丙烯酰胺溶液，使之在废水中的浓度为30ppm，然后搅拌使之混合均匀；
使废水静置1-2小时，分离除去漂浮物及沉淀物。
本实施例的废水处理剂使处理后的废水的色度、固含量、硬度、COD均有明显下降，水质得到软化，其结果显示于表1。
实施例2
本实施例提供一种废水处理剂及废水处理方法。本实施例所采用的待于处理的废水为井场压裂返排液100m3，pH值为8，色度为239，固含量为1720mg/L，总硬度为74mg/L，COD为10400mg/L。
本实施例提供的废水处理剂包括絮凝剂与助凝剂，其中，絮凝剂由聚合硫酸铁铝与碳酸钠按照质量比4∶1混合而成；助凝剂为水解阴离子型聚丙烯酰胺粉剂(分子量为600万，水解度为28％)，在使用前，将水解阴离子型聚丙烯酰胺粉剂与适量的水混合，以使其充分溶解，得到质量浓度为0.6wt％的水解阴离子型聚丙烯酰胺水溶液。
本实施例还提供一种废水处理方法，其包括以下步骤：
向废水中加入絮凝剂300kg，然后使之在废水中完全溶解并混合均匀；
再向废水中加入水解阴离子型聚丙烯酰胺溶液，使之在废水中的浓度为50ppm，然后搅拌使之混合均匀；
使废水静置1-2小时，分离除去漂浮物及沉淀物。
本实施例的废水处理剂使处理后的废水的色度、固含量、硬度、COD均有明显下降，水质得到软化，其结果显示于表1。
根据表1的结果可以看出，实施例1和2提供的废水处理剂具有良好性能，能够大大降低废水的色度、固含量、硬度、COD等，实现水质的软化，实现废水处理的目的。同时，在废水处理过程中，实施例1和2提供的废水处理剂不会出现絮凝效果下降的问题。
表1废水处理前后水质特征
Claims (1)
1.一种油井压裂返排废水处理方法，其包括以下步骤：
首先向废水中加入絮凝剂，
待絮凝剂完全溶解分散后，使用氢氧化钠和/或碳酸钠调节废水pH值至7-9，
然后加入助凝剂，
使废水静置1-2小时后，分离漂浮物及沉淀物；
其中，当所述废水为pH值6.2，色度256，固含量990mg/L，总硬度282mg/L，COD值3200mg/L的井场压裂返排液时，以质量百分比计，该絮凝剂由聚合硫酸铁铝与碳酸钠按照质量比3：2混合而成，该助凝剂为水解聚丙烯酰胺粉剂，
所述絮凝剂与所述助凝剂的质量比为2000：30，
所述水解聚丙烯酰胺粉剂为分子量600万，水解度28％的水解阴离子型聚丙烯酰胺，
所述絮凝剂在废水中的浓度为2000mg/L，以聚合硫酸铁铝和碳酸钠的质量之和计，
所述助凝剂在废水中的浓度为30mg/L，以水解阴离子型聚丙烯酰胺的质量计；
或者，当所述废水为pH值8，色度239，固含量1720mg/L，总硬度74mg/L，COD值10400mg/L的井场压裂返排液时，以质量百分比计，该絮凝剂由聚合硫酸铁铝与碳酸钠按照质量比4：1混合而成，该助凝剂为水解聚丙烯酰胺粉剂，
所述絮凝剂与所述助凝剂的质量比为3000：50，
所述水解聚丙烯酰胺粉剂为分子量600万，水解度28％的水解阴离子型聚丙烯酰胺，
所述絮凝剂在废水中的浓度为3000mg/L，以聚合硫酸铁铝和碳酸钠的质量之和计，
所述助凝剂在废水中的浓度为50mg/L，以水解阴离子型聚丙烯酰胺的质量计。
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