CN103787530A - 一种压裂返排液处理方法及系统 - Google Patents

一种压裂返排液处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压裂返排液处理方法及系统,包括1)将压裂返排液汇集到调节池,进行均质均量处理;2)步骤1)的出水在预处理池中,与混凝剂充分搅拌反应1~2小时后,静置沉降0.5~1小时;3)步骤2)的出水在初级氧化池中,与初级氧化剂搅拌反应0.5~1小时后,静置沉降0.5~1.5小时;4)步骤3)的出水在高级氧化池中,先经过活性炭吸附处理0.5~1小时后,再与高级氧化剂搅拌反应0.5~1小时后,出水达标外排或回用。采用本发明的处理方法及系统,对压裂返排液中的悬浮物、COD以及难降解污染物去除率高,处理效果好,处理后的废水可达标排放,也可回收使用,实现资源的可持续利用,减少了水体污染。

Description

一种压裂返排液处理方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种废水处理方法及系统,具体涉及一种压裂返排液处理方法及系统,属于环保技术领域。
背景技术
[0002] 压裂返排液是指油气田采油过程中,压裂施工作业后剩余以及从井口返排的残余压裂液。压裂返排液中含有多种有机物,如瓜胶、甲醛、石油类及其它各种添加剂,这些有毒有害难降解的物质的存在导致压裂返排液成分复杂多变,氯化物含量高,往往也呈现“三高”(高COD值,高稳定性,高粘度)特征。采用常规生物化学技术对其进行处理时,因其含有大量的有毒物质,不容易筛选优势菌种,工艺耗时长,严重影响生化处理效果;采用臭氧氧化法对其进行处理时,因其内污染物的复杂性,不能保证对大部分污染物质降解除去,出水仍达不到标准要求;采用光催化氧化法运行费用高,效果不稳定,外排水体会引起水质恶化,破坏水体环境,从而降低水体美学价值;并使水体正常的自净功能受到破坏,进一步促使水体恶化;降低供水质量,增加水处理负担,从而外排水处理厂不能正常运转;破坏水体生态平衡,使水体经济价值降低。因而开发一种行之有效的压裂返排液的处理方法,防止压裂返排液污染对社会经济持续协调发展至关重要。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种快速有效的压裂返排液的处理方法及系统。
[0004] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0005] 一种压裂返排液处理方法,包括以下处理步骤:
[0006] I)预处理:向压裂返排液中加入混凝剂,搅拌反应I~2小时使混凝剂与压裂返排液充分反应后,静置沉降0.5~I小时;
[0007] 2)初级氧化处理:向预处理步骤的出水中加入初级氧化剂,搅拌反应0.5~I小时后,静置沉降0.5~1.5小时;
[0008] 3)高级吸附氧化处理:以活性炭吸附剂对初级氧化处理的出水进行吸附处理0.5~I小时,然后向废水中加入高级氧化剂,搅拌反应0.5~I小时后,出水达标外排或回用。
[0009] 优选的是:预处理步骤和初级氧化处理步骤中产生的污泥收集后进行污泥脱水处理,产生的干燥污泥直接外排,其出水回用。
[0010] 优选的是:所述预处理步骤和初级氧化处理步骤中还包括对压裂返排液的填料吸附处理,且所述填料为聚丙烯斜管填料。
[0011] 优选的是:所述预处理步骤前还可包括对压裂返排液的均质均量处理。
[0012] 优选的是:预处理步骤中,所述混凝剂为高铁酸钾、生石灰以及硫酸铝,且按所需处理的废水量计,高铁酸钾的加入量为0.5~lg/L,生石灰的加入量为5~10g/L,硫酸铝的加入量为5~15g/L。
[0013] 优选的是:初级氧化处理步骤中,所述初级氧化剂为次氯酸钠溶液,且按所需处理的废水量计,次氯酸钠溶液的加入量为5~15ml/L。
[0014] 优选的是:高级吸附氧化处理步骤中,所述高级氧化剂为芬顿试剂。
[0015] 优选的是:所述芬顿试剂中,硫酸亚铁与双氧水的比例为1:4~8,且双氧水的浓度为30%。
[0016] 本发明还提供了一种压裂返排液处理系统,包括通过管道依次连接的调节池、预处理池、初级氧化池和高级氧化池,其中,所述预处理池和初级氧化池中均设有搅拌器以及填料,且所述预处理池还连接有加药装置,所述加药装置中设有混凝剂,所述初级氧化池还与装有初级氧化剂的初级氧化剂罐相连;所述高级氧化池中设有活性炭吸附剂,且所述高级氧化池还与装有高级氧化剂的高级氧化剂罐相连。
[0017] 优选的是:所述处理系统还包括一污泥脱水单元,且预处理池和初级氧化池的污泥排出口均与污泥脱水单元的入水口相连。
[0018] 本发明的有益效果在于,(I)采用具有氧化性的混凝剂对压裂返排液进行预处理,在氧化的同时能产生混凝/絮凝作用,沉淀效果好;(2)采用两级氧化,在初级氧化的前提下,进行高级氧化,能取得更佳的污染物降解效果;(3)高级氧化选用芬顿试剂,以亚铁离子(Fe2+)作催化剂,用过氧化氢(H2O2)进行化学氧化,能发挥更加有效的氧化效果;(4)采用活性炭进一步吸附,除去废水中的微细悬浮颗粒和污染物质,处理后的废水可达标排放,也可回收使用,实现资源的可持续利用,减少了水体污染。
附图说明
[0019] 图1示出了本发明所述压裂返排液处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
[0021] 如附图1所示,本发明所述的压裂返排液处理系统,包括通过管道依次连接的调节池、预处理池、初级氧化池和高级氧化池,其中,所述预处理池中设有搅拌器以及填料,所述填料优选聚丙烯斜管填料,且其与水平面的夹角为60°,且所述预处理池还连接有加药装置,所述加药装置中设有混凝剂,本发明中所述混凝剂优选高铁酸钾(K2Fe04)、生石灰(CaO)和硫酸铝(Al2 (SO4) 3);所述初级氧化池中设有填料及搅拌器,所述填料优选聚丙烯斜管填料,且其与水平面的夹角为60°,所述初级氧化池还与装有初级氧化剂的初级氧化剂罐相连,所述初级氧化剂优选次氯酸钠(NaCIO),所述高级氧化池中设有活性炭吸附剂,此外所述高级氧化池还与装有高级氧化剂的高级氧化剂罐相连,所述高级氧化剂优选芬顿试剂。本发明所述的压裂返排液处理系统,还包括一污泥脱水单元,且预处理池和初级氧化池的污泥排出口均与污泥脱水单元的入水口相连。此外,本发明所述的压裂返排液处理系统还包括设于各处理单元的提升泵。
[0022] 采用如上所述的压裂返排液处理系统对压裂返排液进行处理,其处理方法包括如下步骤:
[0023] 1)均质均量处理:压裂返排液汇集到调节池,进行均质均量处理;[0024] 2)预处理:均质均量处理后的压裂返排液引入到预处理池中,在搅拌条件下,向压裂返排液中加入混凝剂,搅拌I~2小时,使得混凝剂与压裂返排液充分反应后,停止搅拌,静置沉降0.5~I小时后,其出水进入到初级氧化池中进行进一步处理,其产生的污泥经污泥排出管道排入到污泥脱水单元进行进一步脱水处理;
[0025] 此步骤中,所述混凝剂优选高铁酸钾(K2Fe04)、生石灰(CaO)和硫酸铝(Al2 (SO4)3),且按所需处理的废水量计,高铁酸钾的加入量为0.5~lg/L,生石灰的加入量为5~10g/L,硫酸铝的加入量为5~15g/L。
[0026] 3)初级氧化处理:预处理后的出水在初级氧化池中,并加入初级氧化剂,压裂返排液在初级氧化剂的作用下,在初级氧化池中搅拌处理0.5~I小时后,静置沉降0.5~1.5小时;充分降解废水中的污染物,初级氧化池的出水进入到高级氧化池中进行进一步处理,其产生的污泥经污泥排出管道排入到污泥脱水单元进行进一步脱水处理;
[0027] 此步骤中,所述初级氧化剂优选10%的次氯酸钠溶液,且按所需处理的废水量计,次氯酸钠溶液的加入量为5~15ml/L。
[0028] 4)高级吸附氧化处理:初级氧化处理后的出水在高级氧化池中,先经过活性炭吸附剂吸附处理0.5~I小时后,搅拌条件下向高级氧化池中加入高级氧化剂氧化处理
0.5~1.5小时,以充分降解处于废水中的污染物,进一步净化水质,经高级氧化处理后的出水可达标外排或直接回用;
[0029] 此步骤中,所述活性炭吸附剂优选果壳活性炭,利用其巨大的比表面积、发达的空隙结构等特点所形成的强吸附能力,对废水进行吸附处理,去除废水中反应产生的絮体颗粒;所述高级氧化剂优选芬顿试剂,且硫酸亚铁与双氧水的比例为1:4~8,其中双氧水浓度为30%,将准确称量的硫酸亚铁(FeSO4.7H20)充分溶解在双氧水中,然后转入定量瓶中,用双氧水定容至标准刻度即可,本实施方式中,所述芬顿试剂现用现配。
[0030] 5)预处理池和初级氧化池排出的污泥在污泥脱水单元中经脱水处理后,干燥污泥可直接外排,其出水可回用。
[0031] 实施例1
[0032] 以本发明的处理方法及系统,对某油田采油过程中产生的压裂返排液进行处理,设计处理总水量为360m3/d,每天按24小时连续运行设计;初级氧化池和高级氧化池的进水流量为15m3/h。
[0033] 1、进水水质
[0034] 表1压裂返排液进水水质(单位:mg/L ;pH值无量纲)
[0035]
Figure CN103787530AD00051
[0036] 2、工艺参数设计
[0037] 360m3/d压裂返排液依次采用预处理、初级氧化、高级吸附氧化处理,其中:
[0038] 预处理步骤:搅拌条件下,按0.5g/L (废水)的处理剂量向压裂返排液中加入高铁酸钾(分析纯),搅拌0.5小时后,按9.0g/L (废水)的处理剂量向压裂返排液中加入生石灰(分析纯),并搅拌0.5小时后,按5.0g/L (废水)的处理剂量向压裂返排液中加入硫酸铝(分析纯),搅拌I小时。然后停止搅拌,进行自然沉降,水力停留0.5小时。同时,预处理池中还设有聚丙烯斜管填料,填料长度为I米,按与水平面成60°角度安装。
[0039] 初级氧化处理步骤:搅拌条件下,按9.0ml/L (废水)的处理剂量向压裂返排液中加入次氯酸钠溶液(分析纯),以400r/min的速度搅拌0.5小时后,停止搅拌并静止沉降0.5小时。同时,初级氧化池中还设有聚丙烯斜管填料,填料长度为I米,按与水平面成60°角度安装。
[0040] 高级吸附氧化处理步骤:活性炭吸附停留0.5h,芬顿试剂氧化处理1.0小时,且所述芬顿试剂中,硫酸亚铁与双氧水的比例为1:6。
[0041] 废水在各处理单元的停留时间,如表2所示:
[0042] 表2废水在各处理单元的停留时间
[0043]
Figure CN103787530AD00061
[0044] 3、处理效果
[0045] 本实施例中预处理池、初级氧化池中的填料均为聚丙烯斜管填料,按60°角度安装,
[0046] 长度1米;池周围有出水堰,排出沉淀出水。各个处理池体的水力停留时间按照进水水质
[0047] 进行设计,以满足出水要求。表3示出了各单元中压裂返排液的处理效果
[0048] 表3各单元中压裂返排液的处理效果(单位:mg/L ;pH值无量纲)
[0049]
Figure CN103787530AD00071
[0050]
[0051] 4、结论
[0052] 由以上处理数据可知本发明的处理方法及系统,对压裂返排液中的悬浮物、COD以及难降解污染物去除率高,处理效果好。本实施例每年可处理压裂返排液12万吨,消解化学需氧量(C0D&)725.3吨/年,消解五日生化需氧量(BOD5) 196.5吨/年,消解氨氮量(NH3-N) 2.84吨/年,消解氯根(Cl-) 421.74吨/年。特别适合压裂液中瓜胶、石油类、甲醛等难降解污染物的去除与深度处理。
[0053] 本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而,通过对前文的研读,对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加都包含了本发明的落在了本发明权利要求的范围中的部分。
[0054] 本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明,其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义,本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。

Claims (10)

1.一种压裂返排液处理方法,其特征在于:包括以下处理步骤: O预处理:向压裂返排液中加入混凝剂,搅拌反应I~2小时使混凝剂与压裂返排液充分反应后,静置沉降0.5~I小时; 2)初级氧化处理:向预处理步骤的出水中加入初级氧化剂,搅拌反应0.5~I小时后,静置沉降0.5~1.5小时; 3)高级吸附氧化处理:以活性炭吸附剂对初级氧化处理的出水进行吸附处理0.5~I小时,然后向废水中加入高级氧化剂,搅拌反应0.5~I小时后,出水达标外排或回用。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于:预处理步骤和初级氧化处理步骤中产生的污泥收集后进行污泥脱水处理,产生的干燥污泥直接外排,其出水回用。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于:所述预处理步骤和初级氧化处理步骤中还包括对压裂返排液的填料吸附处理,且所述填料为聚丙烯斜管填料。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于:所述预处理步骤前还可包括对压裂返排液的均质均量处理。
5.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于:预处理步骤中,所述混凝剂为高铁酸钾、生石灰以及硫酸铝,且按所需处理的废水量计,高铁酸钾的加入量为0.5~lg/L,生石灰的加入量为5~10g/L,硫酸铝的加入量为5~15g/L。
6.根据权利要求 1所述的处理方法,其特征在于:初级氧化处理步骤中,所述初级氧化剂为次氯酸钠溶液,且按所需处理的废水量计,次氯酸钠溶液的加入量为5~15ml/L。
7.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于:高级吸附氧化处理步骤中,所述高级氧化剂为芬顿试剂。
8.根据权利要求5所述的处理方法,其特征在于:所述芬顿试剂中,硫酸亚铁与双氧水的比例为1:4~8,且双氧水的浓度为30%。
9.一种压裂返排液处理系统,其特征在于:包括通过管道依次连接的调节池、预处理池、初级氧化池和高级氧化池,其中,所述预处理池和初级氧化池中均设有搅拌器以及填料,且所述预处理池还连接有加药装置,所述加药装置中设有混凝剂,所述初级氧化池还与装有初级氧化剂的初级氧化剂罐相连;所述高级氧化池中设有活性炭吸附剂,且所述高级氧化池还与装有高级氧化剂的高级氧化剂罐相连。
10.根据权利要求9所述的处理系统,其特征在于:所述处理系统还包括一污泥脱水单元,且预处理池和初级氧化池的污泥排出口均与污泥脱水单元的入水口相连。
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