CN113233679A - 一种页岩气开采废水处理方法 - Google Patents
一种页岩气开采废水处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113233679A CN113233679A CN202110492984.XA CN202110492984A CN113233679A CN 113233679 A CN113233679 A CN 113233679A CN 202110492984 A CN202110492984 A CN 202110492984A CN 113233679 A CN113233679 A CN 113233679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wastewater
- shale gas
- membrane
- gas exploitation
- treating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 83
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 58
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 24
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 24
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000011033 desalting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 48
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 16
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 10
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 53
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 8
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000003621 irrigation water Substances 0.000 description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 3
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical group [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 210000002469 basement membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/16—Nitrogen compounds, e.g. ammonia
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种页岩气开采废水处理方法，包括以下步骤：S10：对页岩气废水进行Fenton氧化和碱化沉淀，使用微滤膜固液分离得到上清液；S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水；所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜。通过与上述方法可以实现页岩气废水的净化处理，膜蒸馏冷凝出水能达到国家污水综合排放一级标准。
Description
技术领域
本发明涉及高盐度高有机物工业废水处理技术领域，具体涉及一种页岩气开采废水处理方法。
背景技术
随着化石能源的逐步枯竭，页岩气作为新型能源的开发在最近十年得到了迅猛的发展，水力压裂已成为在页岩气的开采过程中的关键技术。不过压裂过程结束后，大量的压裂液携带着地下的盐及金属、有毒有机物等返回地面成为高浓度的卤水，即就形成了具有高盐度高有机物含量的页岩气废水。当前我国对页岩气返排废水的处理大都是加水稀释后回用入井，但随着压裂井数量的稳定，大量的返排废水趋向于外部排放。由于页岩气废水的水质复杂、成分波动性大，我国页岩气废水的外部排放尚未建立起统一的指标，首个页岩气废水处理工程于2020年5月才开始试投。
总体来说当前页岩气废水处理过程存在能耗高、环境风险大的问题。CN107324578A公开了一种“过滤+第一蒸发结晶+第二蒸发结晶”的方法对页岩气废水进行处理，虽然其过程简单，但是在废水蒸发过程中会有大量有机物蒸发出来混进蒸汽里，这会造成巨大的环境风险，二次蒸发结晶的温度需要升到130度，这消耗的能量是十分巨大的。CN109928563公开了一种“混凝沉淀+Fenton氧化-微电解+加碱沉淀+氨氮去除+低温真空蒸发法”的方法对页岩气废水进行处理，能对废水中的有机物、盐实现很好的去除效果。但是在低温真空蒸发环节的处理过程十分复杂，需要经过四步的蒸发才能达到良好的效果，而且所谓的低温蒸发，其加热器的温度也需要达到155度，同时需要消耗大量的泵功来提供真空环境，总的来说这一处理过程的能耗巨大十分的不经济。
伴随着我国页岩气开采的快速发展，页岩气废水的产量也会越来越多，这一废水携带地下热能返排回地面后温度能达到100℃，在对开采出来的天然气通过压缩机加压时，压缩机排出的气流温度能高达372℃。在我国节能环保要求越发严格的情况下，如何高效的利用起这一部分废热，整合出一种流程简单、能耗低、环境风险小的页岩气废水处理工艺是当前亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种能耗低、环境风险小的页岩气废水处理方法，最终使得产出水达到国家污水综合排放一级标准。
一种页岩气开采废水处理方法，包括以下步骤：
S10：对页岩气废水进行Fenton氧化和碱化沉淀，使用微滤膜固液分离得到上清液；
S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水；
所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜。
进一步地，S10具体包括以下步骤：
S11：将所述页岩气废水的PH调至2-3，加入七水硫酸亚铁和过氧化氢进行Fenton氧化反应，得到悬浊液；
其中，PH调节是为了给后续的Fenton氧化反应创造最佳的反应条件。
S12：在所述悬浊液中加入氢氧化钠和碳酸钠，调节PH至9-10，得到含有沉淀物的废水。
S13：将所述含有沉淀物的废水使用微滤膜固液分离得到所述上清液。
进一步地，所述过氧化氢加入量为所述页岩气开采废水中COD质量的2-6倍，所述过氧化氢与所述七水硫酸亚铁的质量比为(1-1.5):1。
作为优选，所述过氧化氢与所述七水硫酸亚铁的质量比为1.2:1，可以达到最佳降解效果，对COD的去除率高达86.6％。
进一步地，所述氢氧化钠与所述碳酸钠加入的质量比为1：2。
加碱的作用一方面是使Fenton氧化后的铁离子吸附大颗粒杂质絮凝沉淀下来；另一方面是能够降低废水的硬度，极大降低了钙镁离子在后续膜蒸馏结晶过程中，于膜介质表面结垢堵塞膜孔的风险。
进一步地，所述微滤膜为平均孔径为2-10um的聚乙烯微滤膜。
使用平均孔径为2um的聚乙烯微滤膜进行过滤，可得到更澄清透明的废液。在过滤之后会得到Fenton氧化产生的污泥和澄清的废液，产生的污泥进行资源化处理，澄清的废液通入膜蒸馏结晶设备中进行脱盐结晶处理。
进一步地，所述改性聚四氟乙烯膜的制备包括以下步骤：
S30：配置Tris-HCl溶液，调节PH为8.5。
S31：在所述Tris-HCl溶液中加入多巴胺和正硅酸乙酯，使得所述多巴胺的浓度为0.5-2g/L，正硅酸乙酯的浓度为6-20g/L，得到改性溶液。
S32：将聚四氟乙烯膜放在所述改性溶液中，在水平摇床上反应5-7h，转速设定为40-100rpm，取出后清洗烘干得到所述改性聚四氟乙烯膜。
所述步骤S31中加入多巴胺和正硅酸乙酯的目的是增强膜的通量和疏油性能。经Fenton氧化处理后的废水虽然去除了大部分有机物，但依然残留了一小部分在膜蒸馏废液里，单纯的聚四氟乙烯膜不具备水下疏油性能，极易被润湿和堵塞从而失去截盐性能。所以通过引入亲水疏油的多巴胺配合正硅酸乙酯来对膜表面进行改性，从而增强膜的性能，以达到高效处理废水的目的。
所述步骤S32中的反应过程能使得多巴胺和二氧化硅均匀的涂覆在膜表面。在进行反应的6个小时里，多巴胺通过自聚合氧化反应生成聚多巴胺，正硅酸乙酯也水解生成二氧化硅，依托多巴胺独特的粘附特性，生成的聚多巴胺混合二氧化硅均匀的涂覆在了基膜表面。从而构建起水下疏油的膜界面，同时由于聚多巴胺自身的亲水作用，也能显著的促进膜蒸馏通流量的提升。
作为优选，所述清洗烘干为用去离子水冲洗干净，放置于60℃的恒温干燥箱中干燥2h。清洗掉反应后膜表面的杂质，在60℃的条件下干燥下使得涂层与膜面结合得更牢固。
进一步地，所述改性聚四氟乙烯膜的平均孔径为0.22-0.46um，孔隙率为65-80％，水接触角在120°以上。
进一步地，所述膜蒸馏结晶设备的热源来自于页岩气开采过程中的地热能或者工业余热。
综上所述，本发明提供的技术方案可以具有如下一个或多个优点或有益效果：
1.本发明采用Fenton氧化+碱化沉淀这一简单加药的方法，能连续性的对页岩气废水中的有机物、悬浮固体、硬度实现高效的去除。
2.本发明膜蒸馏运行过程中的驱动力来自于页岩气开采过程中的地热能或者工业余热，能够高效的利用低品位热源来处理废水，搭建起“以废治废”的处理方式，达到零液体排放的效果，能显著的降低页岩气废水处理的成本和环境风险，达到经济效益与环保效益双赢的局面。
3.耦合了膜蒸馏与结晶的工艺，能在获得净化的产出水的同时，实现结晶盐的良好收集，同时膜蒸馏结晶也延缓了膜蒸馏过程中盐度的持续增加，提升了膜蒸馏的运行效率。
4.本发明膜蒸馏结晶过程中所用的膜介质是经过一系列化学改性的，其综合性能优越，长期运行下依然能实现对残留有机物、氨氮的高效截留，反应其脱盐性能指标的盐截率能高达99％，产出水能达到国家污水综合排放一级标准，并能满足农田灌溉水质标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种页岩气开采废水处理方法的工艺流程图。
图2为本发明提供的一种页岩气开采废水处理方法的设备运行示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【实施例1】
以四川长宁某页岩气田开采废水为例，其各项水质参数如下：COD含量为3070mg/L,溶解性总固体为3.53×104mg/L,硬度1.22×104mg/L,氨氮为420mg/L,氯离子为1.52×104mg/L。
参见图1，本实施例提供一种页岩气开采废水处理方法，包括以下步骤：
S11：获取1L页岩气开采废水，将PH调至2，加入11g七水硫酸亚铁和9g过氧化氢，调节搅拌器转速为600rpm，Fenton氧化反应2小时，得到悬浊液。
S12：在所述悬浊液中加入氢氧化钠和碳酸钠，调节PH至9，调节搅拌器转速为400rpm，匀速搅拌10min，得到含有沉淀物的废水；所述氢氧化钠和碳酸钠加入的质量比为1:2。
S13：将所述含有沉淀物的废水使用微滤膜固液分离得到上清液；所述微滤膜为平均孔径2μm的聚乙烯微滤膜。
S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水。
其中，所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜，其制备方法如下：
S30：配置1L Tris-HCl溶液，调节PH为8.5；
S31：在所述Tris-HCl溶液中加入2g多巴胺和6g正硅酸乙酯，得到改性溶液；
S32：将聚四氟乙烯膜放在所述改性溶液中，设定转速为80rpm，在水平摇床上反应6h，取出后用去离子水冲洗干净，在60℃的恒温干燥箱中烘干得到所述改性聚四氟乙烯膜。
所述改性聚四氟乙烯膜的平均孔径为0.22um，孔隙率为65％，水接触角为140°。
参见图2，下面将结合工艺流程图对本发明提供的页岩气开采废水处理方法进行说明。
高温的页岩气废水经换热器1降温之后流向沉降池，然后进入反应池进行Fenton氧化和碱化沉淀，反应结束后通过含有微滤膜的过滤器分离得到上清液。
所述上清液通过换热器1与所述高温的页岩气废水进行对流换热，然后流过膜组件之后进入结晶器,当所述结晶器被灌满之后，关闭所述过滤器下端的泵3和阀门，开启所述结晶器上端的泵4进行热循环，使所述上清液的温度升至60℃。
然后开启冷端循环。在冷端储水器里先注入一定体积的纯净水，之后开启冷端循环的泵8，待循环完成后开启冷端的泵7，冷却水一般来自地表水，能使所述冷端储水器的水温维持在20℃左右。
通过冷热端的不断循环，热端废液不断浓缩，总溶解性固体的含量持续升高，待结晶器中的上清液渗透过去一半的时候，向所述结晶器中补充所述上清液，重复多次，待TDS的浓度升到150g/L之后，开启热端冷却水泵5，向冷却池里注入冷却水，利用低温降低盐的溶解度促使浓缩液中的盐析出来。
待冷端储水器快被装满之后，关闭膜蒸馏结晶设备，对储水器中的水进行水质检测，对结晶器中的结晶盐进行收集。产出水的水质指标如下：COD为60mg/L，总溶解性固体300mg/L,氨氮1mg/L,PH为7.8。达到国家污水综合排放一级标准，并能满足农田灌溉水的要求。
【实施例2】
本实施例提供一种页岩气开采废水处理方法，其COD含量为2880mg/L，包括以下步骤：
S11：获取1L页岩气开采废水，将PH调至3，加入14g七水硫酸亚铁和14g过氧化氢，调节搅拌器转速为500rpm，Fenton氧化反应2小时，得到悬浊液。
S12：在所述悬浊液中加入氢氧化钠和碳酸钠，调节PH至10，调节搅拌器转速为400rpm，匀速搅拌10min，得到含有沉淀物的废水；所述氢氧化钠和碳酸钠加入的质量比为1:2。
S13：将所述含有沉淀物的废水使用平均孔径10μm的聚乙烯微滤膜固液分离得到上清液。
S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水。所述可排放废水达到国家污水综合排放一级标准，并能满足农田灌溉水的要求。
其中，所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜，其制备方法如下：
S30：配置1L Tris-HCl溶液，调节PH为8.5；
S31：在所述Tris-HCl溶液中加入1g多巴胺和20g正硅酸乙酯，得到改性溶液；
S32：将聚四氟乙烯膜放在所述改性溶液中，设定转速为100rpm，在水平摇床上反应5h，取出后用去离子水冲洗干净，在60℃的恒温干燥箱中烘干得到所述改性聚四氟乙烯膜。
所述改性聚四氟乙烯膜的平均孔径为0.46um，孔隙率为80％，水接触角为130°。
【实施例3】
本实施例提供一种页岩气开采废水处理方法，其COD含量为3502mg/L，包括以下步骤：
S11：获取1L页岩气开采废水，将PH调至3，加入7g七水硫酸亚铁和11g过氧化氢，调节搅拌器转速为600rpm，Fenton氧化反应3小时，得到悬浊液。
S12：在所述悬浊液中加入氢氧化钠和碳酸钠，调节PH至10，调节搅拌器转速为400rpm，匀速搅拌15min，得到含有沉淀物的废水；所述氢氧化钠和碳酸钠加入的质量比为1:2。
S13：将所述含有沉淀物的废水使用平均孔径6μm的聚乙烯微滤膜固液分离得到上清液。
S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水。所述可排放废水达到国家污水综合排放一级标准，并能满足农田灌溉水的要求。
其中，所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜，其制备方法如下：
S30：配置1L Tris-HCl溶液，调节PH为8.5；
S31：在所述Tris-HCl溶液中加入0.5g多巴胺和12g正硅酸乙酯，得到改性溶液；
S32：将聚四氟乙烯膜放在所述改性溶液中，设定转速为40rpm，在水平摇床上反应7h，取出后用去离子水冲洗干净，在60℃的恒温干燥箱中烘干得到所述改性聚四氟乙烯膜。
所述改性聚四氟乙烯膜的平均孔径为0.34um，孔隙率为72％，水接触角为120°。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种页岩气开采废水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10：对页岩气废水进行Fenton氧化和碱化沉淀，使用微滤膜固液分离得到上清液；
S20：将所述上清液加入膜蒸馏结晶设备进行脱盐处理，得到可排放废水；
所述膜蒸馏结晶设备中的膜介质为改性聚四氟乙烯膜。
2.根据权利要求1所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，S10具体包括以下步骤：
S11：将所述页岩气废水的PH调至2-3，加入七水硫酸亚铁和过氧化氢进行Fenton氧化反应，得到悬浊液；
S12：在所述悬浊液中加入氢氧化钠和碳酸钠，调节PH至9-10，得到含有沉淀物的废水；
S13：将所述含有沉淀物的废水使用微滤膜固液分离得到所述上清液。
3.根据权利要求2所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述过氧化氢加入量为所述页岩气废水中COD质量的2-6倍，所述过氧化氢与所述七水硫酸亚铁的质量比为(1-1.5):1。
4.根据权利要求2所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述氢氧化钠与所述碳酸钠加入的质量比为1：2。
5.根据权利要求2所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述微滤膜为平均孔径为2-10um的聚乙烯微滤膜。
6.根据权利要求1所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯膜的制备包括以下步骤：
S30：配置Tris-HCl溶液，调节PH为8.5；
S31：在所述Tris-HCl溶液中加入多巴胺和正硅酸乙酯，使得所述多巴胺的浓度为0.5-2g/L，正硅酸乙酯的浓度为6-20g/L，得到改性溶液；
S32：将聚四氟乙烯膜放在所述改性溶液中，在水平摇床上反应5-7h，转速设定为40-100rpm，取出后清洗烘干得到所述改性聚四氟乙烯膜。
7.根据权利要求6所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯膜的平均孔径为0.22-0.46um，孔隙率为65-80％，水接触角在120°以上。
8.根据权利要求1所述的页岩气开采废水处理方法，其特征在于，所述膜蒸馏结晶设备的热源来自于页岩气开采过程中的地热能或者工业余热。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110492984.XA CN113233679A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | 一种页岩气开采废水处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110492984.XA CN113233679A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | 一种页岩气开采废水处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113233679A true CN113233679A (zh) | 2021-08-10 |
Family
ID=77132136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110492984.XA Pending CN113233679A (zh) | 2021-05-07 | 2021-05-07 | 一种页岩气开采废水处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113233679A (zh) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009148959A2 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Membranes with functionalized carbon nanotube pores for selective transport |
| CN105776783A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-20 | 浙江奇彩环境科技股份有限公司 | 一种膜法循环利用Fenton铁泥的方法 |
| CN106110910A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一种渗透汽化分离膜及其制备方法 |
| CN106892513A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种页岩气压裂返排液处理回用方法 |
| CN107638817A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-30 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种复合型ptfe/pan亲水疏油膜及其制备方法 |
| CN108117214A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-05 | 重庆大学 | 页岩气开采压裂返排废液循环列管蒸发减量化处理方法及设备 |
| CN108218101A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种高含盐气田水低成本处理及资源化方法 |
| CN108409232A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-17 | 席海龙 | 一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料及其制备方法 |
| CN108623080A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气田产出水的减注回用方法 |
| CN108722200A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-02 | 天津大学 | 一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法 |
| CN109295717A (zh) * | 2018-07-31 | 2019-02-01 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种快速制备疏油疏水膜的方法 |
| CN110563232A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-12-13 | 重庆大学 | 一种高盐高有机物废水的矿物回收与零排放工艺 |
| KR102107749B1 (ko) * | 2019-01-21 | 2020-05-07 | 울산과학기술원 | 막 표면 및 기공 내에 성장되어 소수성 개질된 세라믹 나노 입자를 이용한 초소수성 분리막 및 이의 제조방법 |
| CN111701465A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 福州大学 | 超亲水性SiO2/PDAus/PVDF复合膜的制备 |
| CN112191107A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-08 | 秦欢欢 | 一种高通量聚四氟乙烯反渗透膜的制备方法 |
| CN112744972A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 中国科学院生态环境研究中心 | 电芬顿-膜蒸馏协同水处理的装置及方法 |
-
2021
- 2021-05-07 CN CN202110492984.XA patent/CN113233679A/zh active Pending
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009148959A2 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-10 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Membranes with functionalized carbon nanotube pores for selective transport |
| CN106892513A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-06-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种页岩气压裂返排液处理回用方法 |
| CN105776783A (zh) * | 2016-04-12 | 2016-07-20 | 浙江奇彩环境科技股份有限公司 | 一种膜法循环利用Fenton铁泥的方法 |
| CN106110910A (zh) * | 2016-06-22 | 2016-11-16 | 江苏索普（集团）有限公司 | 一种渗透汽化分离膜及其制备方法 |
| CN108218101A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种高含盐气田水低成本处理及资源化方法 |
| CN108623080A (zh) * | 2017-03-23 | 2018-10-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气田产出水的减注回用方法 |
| CN107638817A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-30 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种复合型ptfe/pan亲水疏油膜及其制备方法 |
| CN108117214A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-05 | 重庆大学 | 页岩气开采压裂返排废液循环列管蒸发减量化处理方法及设备 |
| CN108409232A (zh) * | 2018-03-15 | 2018-08-17 | 席海龙 | 一种用于建设海绵城市路面的保水透水材料及其制备方法 |
| CN108722200A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-02 | 天津大学 | 一种具有光热效应的双仿生膜蒸馏用超疏水疏油膜的制备方法 |
| CN109295717A (zh) * | 2018-07-31 | 2019-02-01 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种快速制备疏油疏水膜的方法 |
| KR102107749B1 (ko) * | 2019-01-21 | 2020-05-07 | 울산과학기술원 | 막 표면 및 기공 내에 성장되어 소수성 개질된 세라믹 나노 입자를 이용한 초소수성 분리막 및 이의 제조방법 |
| CN110563232A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-12-13 | 重庆大学 | 一种高盐高有机物废水的矿物回收与零排放工艺 |
| CN111701465A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 福州大学 | 超亲水性SiO2/PDAus/PVDF复合膜的制备 |
| CN112191107A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-08 | 秦欢欢 | 一种高通量聚四氟乙烯反渗透膜的制备方法 |
| CN112744972A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-04 | 中国科学院生态环境研究中心 | 电芬顿-膜蒸馏协同水处理的装置及方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 刘宇程等: "膜蒸馏处理页岩气井压裂返排液", 《环境工程学报》 * |
| 周群等: "PTFE疏油改性技术的研究进展", 《轻工科技》 * |
| 李红宾等: "中空纤维膜膜蒸馏过程研究进展", 《高分子材料科学与工程》 * |
| 杨座国编: "《膜科学技术过程与原理》", 31 August 2009, 华东理工大学出版社 * |
| 王振兴: "基于多巴胺的聚偏氟乙烯膜表面亲水化改性及性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（博士） 工程科技Ⅰ辑》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106315991B (zh) | 一种用于工业废水的分盐工艺 | |
| CN104692574A (zh) | 一种高含盐废水的处理方法 | |
| CN107585968B (zh) | 一种氯碱含盐废水处理系统及方法 | |
| CN108083552A (zh) | 一种纺织工业废水的处理方法 | |
| CN107311381A (zh) | 一种反渗透浓海水综合利用方法与系统 | |
| CN103373786A (zh) | 一种反渗透浓水的处理方法 | |
| CN113651468A (zh) | 一种海水资源化处理工艺 | |
| CN110451707A (zh) | 一种矿井废水零排放处理方法 | |
| CN103880211B (zh) | 一种含镁高盐废水的资源化处理工艺 | |
| CN104230076B (zh) | 一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法 | |
| CN111634925A (zh) | 一种含有机物氯化钠、硫酸钠混盐碳化后分离方法 | |
| CN206538490U (zh) | 一种海水淡化浓盐水的清洁提镁系统 | |
| CN204097575U (zh) | 离子膜烧碱装置中的电解单元 | |
| CN107176740B (zh) | 一种页岩气采出水处理方法 | |
| CN210825804U (zh) | 一种降低杂盐率的蒸发结晶工艺的专用设备 | |
| CN113233679A (zh) | 一种页岩气开采废水处理方法 | |
| CN115676973B (zh) | 一种高浓度复杂废水处理与资源回收系统及其工作方法 | |
| CN205635216U (zh) | 一种脱硫废水浓缩处理装置 | |
| CN217868418U (zh) | 一种氨氮废水处理系统 | |
| CN207259308U (zh) | 一体化海水资源综合利用系统 | |
| CN110723857B (zh) | 一种高盐水浓缩结晶处理系统及工艺 | |
| CN213295051U (zh) | 含盐废水资源化处理装置 | |
| CN112723395A (zh) | 一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺 | |
| CN204356182U (zh) | 一种镍电解净液系统制备碳酸镍后上清液废水综合回收净化系统 | |
| CN204803133U (zh) | 一种工业高浓盐水除杂提纯工艺的专用设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210810 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |