CN106673277B - 一种应用于油气田压裂返排液深度处理达标外排的方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于油气田压裂返排液深度处理达标排放的技术方案。本发明公开了一种压裂返排液深度处理达标排放的技术方案，该方案主将压裂返排液进行混凝处理，并随后进行多级组合氧化方式进行处理使其达到国家排放标准；采用微波处理技术对压裂返排液处理，使其污染物得到充分的降解；采用特殊催化剂进行催化处理，提高各反应阶段的处理能力；对压裂返排液进行吸附处理，使其稳定达到国家排放标准；对产生的固废物进行无害化处理，保证全过程不会产生二次污染；全过程实现自动控制化，使出水稳定达标并有效的节约了运行成本。经过本技术方案的处理，对压裂返排液污染物得以很好的降解，各项出水指标稳定的达到国家排放标准，填补了国内目前对压裂返排液达标处理技术的空白并实现了水资源的可持续利用，减少了水体污染物的排放，有效的遏制水环境污染。

Description

一种应用于油气田压裂返排液深度处理达标外排的方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及一种废水的处理技术方案，具体涉及一种应用于油气田压裂返排液深度处理达标外排的方法。

技术背景

我国是一个严重缺水的国家，人均水量仅相当于世界人均水量的1/4，淡水资源的不足制约着我们许多地区的社会和经济发展。同时，我国水环境面临着水体污染、水资源短缺和洪涝灾害等多方面压力，水生态环境破坏促使洪涝灾害频发。目前我国主要水系、湖泊及部分地下水都受到了污染，我们的生活饮用淡水也受到了一定程度上的影响。为此，国家和地方政府制定了更加严格的标准控制工业废水和城市废水的排放，但是由于某些行业的特殊性其废水处理难度较大，其处理方案有待进一步提升。

水基压裂作业在新井试油、老区油井挖潜和单井增产中占有不可替代的位置，应用非常普遍。压裂返排液是压裂作业后返排出一种含有固相的液体，该类液体外观一般呈现无色或淡黄色或淡黄色，有一定的刺激性气味，主要成分为瓜尔胶、黄原胶、防腐剂、破胶剂、石油类及其他各种化学添加剂，通常呈现“三高一难”(高COD、高稳定、高粘、难生物降解)的特征。由于压裂返排液产生量非常大，而目前国内的处理方案均没有达到达标排放的标准，开发一种压裂返排液达标排放的处理方案，防止压裂返排液的污染对环境和社会经济发展有着至关重要的作用。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的是为了克服现有技术的困境，提出一种让油气田压裂返排液深度处理达标排放的方法。

2、技术方案

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种油气田压裂返排液深度处理达标排放的方法，包括以下步骤：

1)混凝处理：向压裂返排液中加入适量配比的混凝剂、助凝剂，并充分搅拌15-50分钟使混凝剂、助凝剂和压裂返排液充分混匀，随后自然沉降45-105分钟；

2)预处理：通过向混凝处理出水中加入适量的预处理剂，使预处理剂与混凝处理出水充分反应；

3)一级氧化处理：通过向预处理出水中投加一级氧化处理剂，搅拌反应10-20分钟，随后静置反应30-60分钟；

4)二级氧化处理：通过向一级氧化处理出水投加二级氧化处理剂，并通过辅助催化设备，随后静置反应50-120分钟；

5)三级氧化处理：通过向二级氧化处理出水投加三级氧化处理剂，搅拌反应8-20分钟，静置反应50-80分钟，随后在经过辅助氧化设备。

6)吸附处理：对三级氧化处理出水进行监测，若达到排放标准三级氧化出水将直接回用或外排，若未达到排放标准三级氧化出水将进入吸附装置进行吸附处理，停留时间20-40分钟，出水达到排放标准回用或外排。

优选的是：混凝处理步骤、预处理步骤、一级氧化处理步骤、二级氧化处理步骤、三级氧化处理步骤产生的沉淀物进行集中压缩处理，处理后产生固体进入固废系统固化，液体进入一级氧化处理步骤。

优选的是：混凝处理将对压裂返排液进行均质处理；

优选的是：混凝步骤中，所述混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，且按废水情况进行添加，聚合氯化铝的量0.4-2.0g/l，聚丙烯酰胺的加入量0.02-0.1g/l；

优选的是：混凝步骤中，所述助凝剂为膨润土，其添加量为5-50g/l；

优选的是：预处理步骤中所述预处理剂为过硫酸铵，其按废水量投加，过硫酸铵加量为2-6g/l；

优选的是：一级氧化处理中所述一级氧化处理剂为高铁酸钾，其用量为0.8-1.4g/l；

优选的是：二级氧化处理步骤所述的二级氧化处理剂为二氧化氯，其按废水量进行投加，二氧化氯的加量为1-5g/l；

优选的是：三级氧化处理步骤所述的三级氧化处理剂为芬顿试剂，其按废水量进行投加，硫酸亚铁的投加量3-8g/l，过氧化氢的投加量25-46g/l，且过氧化氢浓度为27.5％或者35％；

优选的是：二级氧化处理步骤中所述辅助催化设备为微波发生源，其频率800MHz-2800MHz；

优选的是：三级氧化处理步骤中所述的辅助氧化设备为微波水处理装置，其频率815MHz-2750MHz；

优选的是：吸附处理步骤中所述的吸附装置为两座吸附塔，根据废水情况选择串联或并联运行；

优选的是：混凝步骤中将对压裂返排液进行酸碱调节，其pH值应为8-12；

优选的是：二级氧化处理步骤中将对一级氧化处理出水进行酸碱调节，其pH值应为1.2-3.0；

优选的是：三级氧化处理步骤中将对二级氧化处理出水进行酸碱调节，其pH值应为2.0-4.0；

优选的是：该技术方案包括通过管道依次连接混凝池、预处理池、一级氧化次、二级氧化池、三级氧化池、辅助氧化设备和吸附装置；

优选的是：所述混凝池中设有搅拌器，且混凝池还连接有混凝药剂罐，并用计量泵进行控制和计量；

优选的是：所述预处理池中设有搅拌器，且预处理池还连接有预处理剂罐，并用计量泵进行控制和计量；

优选的是：所述一级氧化池池中设有搅拌器，且预处理池还连接有一级氧化处理剂罐，并用计量泵进行控制和计量；

优选的是：所述二级氧化池池中设有搅拌器，且预处理池还连接有二级氧化处理剂罐，并用计量泵进行控制和计量；

优选的是：所述三级氧化池池中设有搅拌器，且预处理池还连接有三级氧化处理剂罐，并用计量泵进行控制和计量。

本发明的有益效果在于：

1)全过程采用自动控制加药和计量，极大的节约人工成本并极大限度的保障了作业工业的人身安全；

2)采用混凝和预处理相结合的处理方式，为后续氧化工艺提供了良好的条件；

3)采用微波辅助处理极大的促进氧化效果，能更好的降解污染物；

4)采用多级氧化工艺能更高效、更快速、更稳定的去除污染物；

5)全过程采用无害化试剂，不会造成二次污染；

6)全过程采用达标排放出水配置药剂，节约水资源成本；

7)采用吸附处理步骤进一步深度处理，处理后的废水可达标外排，也可回用。

附图说明

图1示出了本发明压裂返排液深度处理达标排放的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明

如图1所示，本发明所述的压裂返排液深度处理达标排放的方法，其通过管道依次连接混凝池、预处理池、一级氧化池、二级氧化池和三级氧化池，其中，所述的混凝池、预处理池、一级氧化池、二级氧化池和三级氧化池均设有搅拌装置，本发明中设有加药装置区和自动控制区，混凝池、预处理池、一级氧化池、二级氧化池和三级氧化池分别与对应的加药罐连接并用计量泵控制和计量。

采用上述压裂返排液深度处理达标排放技术方案对压裂返排液进行处理，其处理包括以下步骤：

1)混凝处理：压裂返排液集中到混凝池，在搅拌条件下通过调节pH值，随后混凝剂、助凝剂进行充分搅拌混合均匀，并且随后自然沉降；

2)预处理：将混凝处理后的压裂返排液通过管道汇入预处理池，在搅拌条件下，加入预处理剂使其完全反应，此步骤中预处理剂优选过硫酸铵，按处理废水量计，投加量2-6g/l；

3)一级氧化处理：将预处理后的压裂返排液通过管道汇入一级氧化池，在搅拌条件下，投加一级氧化处理剂，并使之充分反应，此步骤中一级氧化处理剂为高铁酸钾，其按处理废水量投加，投加量0.8-1.4g/l；

4)二级氧化处理：将一级氧化处理后的压裂返排液通过管道汇入二级氧化池，在搅拌条件下调节pH值，随后利用微波催化设备催化同时投加二级氧化处理剂，并使之充分反应，此步骤中二级氧化处理剂为二氧化氯，其按处理废水量投加，投加量1-5g/l，此步骤中微波频率800MHz-2800MHz；

5)三级氧化处理：将二级氧化处理后的压裂返排液通过管道汇入三级氧化池，在搅拌条件下调节pH值，随后投加三级氧化处理剂，随后进入微波氧化设备进行氧化处理，此步骤中三级氧化处理剂为芬顿试剂，其按废水量分批加入，其中硫酸亚铁先投入，随后投加过氧化氢，硫酸亚铁加入的是溶液，其浓度为20％，其硫酸亚铁有效投加量3-8g/l，过氧化氢浓度27.5％或35％，过氧化氢投加量25-46g/l，通过微波氧化设备，频率815MHz-2750MHz；

6)经三级氧化处理的水若能达标排放将进行达标排放，若不能达标排放将进入吸附装置经吸附装置后达标排放；

7)混凝处理、预处理、一级氧化处理、二级氧化处理和三级氧化处理产生的沉淀物经集中压缩处理，处理后产生的固体进入固废处理系统，液体进入一级氧化处理池。

实施案例

以本发明提出的技术方案对某地区产生的压裂返排液进行处理，设计处理量240m3/d以每天24个小时连续运行，持续运转1个月；

1)进水水质

表1压裂返排液进水水质

(色度：倍，pH无量纲，其余单位：mg/l)

2)工艺运行参数

压裂返排液依次进入混凝池、预处理池、一级氧化池、二级氧化池、三级氧化池、微波氧化设备和吸附装置；

混凝步骤：搅拌条件下依次投加膨润土30g/l、聚合氯化铝1.0g/l和聚丙烯酰胺0.6g/l，并充分混合均匀反应，随后自然沉降30分钟；

预处理步骤：在搅拌条件下调节pH10.5随后投加过硫酸钾4.2g/l，并使之充分反应，随后停留30分钟。

一级氧化处理步骤：在搅拌条件下投加高铁酸钾1.0g/l并连续搅拌15分钟后停留45分钟；

二级氧化处理步骤：在搅拌条件下调节pH2.4随后投加二氧化氯3.5g/l，并打开微波辅助催化设备，频率1450MHz，随后停留60分钟；

三级氧化处理步骤：在搅拌条件下pH2.8随后投加芬顿试剂，硫酸亚铁投加量6g/l，过氧化氢投加量40g/l，过氧化氢浓度35％，随后停留68分钟，随后通过微波氧化设备，频率1850MHz，停留30分钟；

吸附处理步骤：两座吸附塔并联处理，停留时间40分钟。

3)处理效果

各个处理池的停留时间根据进水水质的不同进行调节，表2示出了各阶段压裂返排液处理结果均值；

表2压裂返排液各阶段处理效果均值

(色度：倍，pH无量纲，其余单位：mg/l)

4)结论

由以上数据可知本技术方案对压裂返排液的深度处理达标排放具有良好的效果，对压裂返排液的各种污染物具有良好的去除效果。

本发明通过具体的实施方式和实施案例进行了详尽的说明。申请人的意图是对技术方案改变和增加都包含在本发明的在权利要求书的要求范围的部分，本文所用术语仅为对具体的实施案例加以说明，其并非在对本发明进行限制。除非有其他定义，本发明所有术语均与本发明所属领域的术语。

Claims (10)

1.一种压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：包括以下处理步骤：

1)混凝处理：向压裂返排液中加入适量配比的混凝剂、助凝剂，并充分搅拌15-50分钟使混凝剂、助凝剂和压裂返排液充分混匀，随后自然沉降45-105分钟；

2)预处理：通过向混凝处理出水中加入适量的预处理剂，使一级处理剂与混凝处理出水充分反应；

3)一级氧化处理：通过向预处理出水中投加一级氧化处理剂，搅拌反应10-20分钟，随后静置反应30-60分钟；

4)二级氧化处理：通过向一级氧化处理出水投加二级氧化处理剂，并通过辅助催化设备，随后静置反应50-120分钟；

5)三级氧化处理：通过向二级氧化处理出水投加三级氧化处理剂，搅拌反应8-20分钟，静置反应50-80分钟，随后再经过辅助氧化设备；

6)吸附处理：对三级氧化处理出水进行监测，若达到排放标准三级氧化出水将直接外排，若未达到排放标准三级氧化出水将进入吸附装置进行吸附处理，停留时间20-40分钟，出水达到排放标准或外排；

混凝处理步骤中，所述混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，所述助凝剂为膨润土，其根据废水量的变化投加，聚合氯化铝投加量0.4-2.0g/l，聚丙烯酰胺投加量0.02-0.1g/l，膨润土的投加量5-50g/l；

预处理步骤中，所述预处理剂为过硫酸铵，其根据废水量的变化投加，投加量为2-6g/l；

一级氧化处理步骤中，所述一级氧化处理剂为高铁酸钾，其根据废水量的变化投加，投加量为0.8-1.4g/l；

二级氧化处理步骤中，所述二级氧化处理剂为二氧化氯，其根据废水量的变化投加，投加量为1-5g/l；

三级氧化处理步骤中，所述三级氧化处理剂为芬顿试剂，其根据废水量的变化投加，其按废水量分批加入，其中硫酸亚铁先投入，随后投加过氧化氢，硫酸亚铁加入的是溶液，其浓度为20％，其硫酸亚铁有效投加量3-8g/l，过氧化氢浓度27.5％或35％，过氧化氢投加量25-46g/l。

2.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：所述二级氧化处理步骤中利用微波催化设备，设备频率800MHz-2800MHz。

3.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：所述三级氧化处理步骤中利用微波氧化设备，设备频率815MHz-2750MHz。

4.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：所述混凝处理步骤中，调节pH值为8-12。

5.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：所述二级氧化处理步骤中，调节pH值为1.2-3.0。

6.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：所述三级氧化处理步骤中，调节pH值为2.0-4.0。

7.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：混凝池、预处理池、一级氧化反应池、二级氧化反应池和三级氧化反应池产生的沉淀进行集中压缩处理，处理后固体进入固废系统，液体进入一级氧化处理步骤。

8.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：吸附装置有两座吸附塔，根据水质情况选择并联和串联运行。

9.根据权利要求1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：通过管道依次连接混凝池、预处理池、一级氧化池、二级氧化池、三级氧化池、微波氧化设备和吸附装置。

10.根据权利1所述压裂返排液深度处理达标排放的方法，其特征在于：设有加药装置区，各处理剂均通过计量泵控制和计量分别汇入相应的处理池。