CN114835281A - 页岩气返排液的处理方法和页岩气返排液的处理装置 - Google Patents

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Abstract

本申请关于一种页岩气返排液的处理方法和页岩气返排液的处理装置，涉及油气田开采过程中的废弃物处理技术领域。该方法包括：通过沉降单元对页岩气返排液进行沉降过滤处理；对一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体；对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体。对于页岩气的返排液依次进行了沉降、杂质过滤以及反渗透过滤的处理，在沉降处理过程中，去除了返排液中的成垢离子；在杂质过滤的过程中，使液体的污染特性降低；在反渗透处理的过程中，使液体达到最终的排放标准。通过对于液体的逐级处理，使液体中的金属离子，污染物质以及微型颗粒被逐步排出，最终使页岩气返排液达到了排放标准，提高了页岩气返排液排出的安全性。

Description

页岩气返排液的处理方法和页岩气返排液的处理装置
技术领域
本申请涉及油气田开采过程中的废弃物处理技术领域，特别涉及一种页岩气返排液的处理方法和页岩气返排液的处理装置。
背景技术
随着科技的发展，页岩气已被视为一种可以代替传统石油天然气的非常规油气资源，被加以开发以及利用。
目前，通常通过水力压裂技术对页岩气进行开采。即通过注入压裂液的方式改变岩层结构，以从岩层当中获取页岩气。在通过水力压裂技术对页岩气进行开采后，通常会遗留大量的待回收以及处理的页岩气返排液回到地面。为防止页岩气返排液对环境造成污染，通常通过将页岩气返排液不经预处理，直接注入深井的方式进行存放。
然而，相关技术中对于页岩气返排液的处理方式存在极大的安全隐患，安全性较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种页岩气返排液的处理方法和页岩气返排液的处理装置，能够提高对于页岩气返排液的处理安全性。所述技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供了一种页岩气返排液的处理方法，该页岩气返排液的处理方法包括：
通过沉降单元对页岩气返排液进行沉降过滤处理，得到一级过滤液体和杂质溶液，一级过滤液体为通过沉降过滤处理的上层清液，一级杂质溶液中包括成垢离子，成垢离子中包括钙离子、镁离子、钡离子和锶离子中的至少一种，沉降单元中包括至少一个沉降池；
对一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体，二级过滤液体为液体污染特性检测达标的液体；
对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体，外排液体为达到排放标准的液体。
在一个可选的实施例中，沉降池包括第一沉降池、第二沉降池以及第三沉降池；
其中，第一沉降池为快混池，快混池中的酸碱度调和剂为氢氧化钠，沉淀剂兼混凝剂为氯化铁；
第二沉降池为反应池，反应池中的反应剂为碳酸钠和硫酸钠；
第三沉降池为絮凝池，絮凝池中的絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。
在一个可选的实施例中，将页岩气返排液依次通过第一沉降池、第二沉降池以及第三沉降池，得到一级过滤液体和杂质溶液，包括：
将页岩气返排液通过快混池，并以第一搅拌速度梯度搅拌第一预设时长；
将通过快混池处理的页岩气返排液通过反应池，并以第二搅拌速度梯度搅拌第二预设时长；
将通过快混池以及反应池处理的页岩气返排液通过絮凝池，并以第三搅拌速度梯度搅拌第三预设时长，过滤得到一级过滤液体；
将快混池、反应池以及絮凝池中的废弃液体进行收集，得到杂质溶液。
在一个可选的实施例中，对一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体，包括：
通过微滤膜对一级过滤液体进行固液分离，得到微滤澄清液体和颗粒污染物溶液；
通过纳滤膜对微滤澄清液体进行过滤，得到二级过滤液体和高浓度杂质液体。
在一个可选的实施例中，通过纳滤膜对微滤澄清液体进行过滤，得到二级过滤液体和高浓度杂质液体之后，还包括：
通过沉降单元对高浓度杂质液体进行二次除杂处理。
在一个可选的实施例中，对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体，包括：
通过反渗透膜对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体和反渗透浓水，反渗透浓水为工业盐溶液。
在一个可选的实施例中，反渗透膜由海水淡化膜和苦咸水膜组成。
在一个可选的实施例中，通过反渗透膜对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体和反渗透浓水之后，还包括：
对反渗透浓水进行蒸馏冷凝处理，得到冷凝液体和结晶盐；
将冷凝液体进行外排；
对结晶盐进行利用。
在一个可选的实施例中，对页岩气返排液进行吸附处理之前，还包括：
将页岩气返排液通入预处理装置；
向预处理装置中鼓入空气，对页岩气返排液进行曝气氧化。
另一方面，提供了一种页岩气返排液的处理装置，该页岩气返排液的处理装置用于执行如上述任一实施例中的页岩气返排液的处理方法，页岩气的处理装置包括预处理单元、沉降单元、过滤单元和反渗透单元；
预处理单元中包括预处理装置，预处理装置与沉降单元连接；
沉降单元中包括依次连接的快混池、反应池以及絮凝池，快混池与预处理装置连接，絮凝池与过滤单元连接；
过滤单元包括依次连接的微滤膜和纳滤膜，以及高浓度杂质液体回收装置，微滤膜与絮凝池连接，纳滤膜与反渗透单元连接；
反渗透单元中包括反渗透膜以及蒸馏装置，反渗透膜与纳滤膜连接。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
对于页岩气的返排液依次进行了沉降、杂质过滤以及反渗透过滤的处理，在沉降处理过程中，去除了返排液中的成垢离子；在杂质过滤的过程中，使液体的污染特性降低；在反渗透处理的过程中，使液体达到最终的排放标准。通过对于液体的逐级处理，使液体中的金属离子，污染物质以及微型颗粒被逐步排出，最终使页岩气返排液达到了排放标准，提高了页岩气返排液排出的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理方法的流程图；
图2示出了一种本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理装置的结构示意图；
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种通过多个沉降池对页岩气返排液进行处理的方法流程图；
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理方法的流程图；
图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理装置的结构示意图。
具体实施方式：
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
首先，对本申请实施例中涉及的名词进行简单的介绍：
页岩气返排液，是在页岩气开采结束之后，返排至地面的液体。页岩气返排液的主要成分包括地层水和压裂液。其中，地层水为地层中存储的地下水，而压裂液中包括胶凝剂、表面活性剂、降阻剂、防腐剂和防结垢剂、杀菌剂和酸碱调节剂中的至少一类化学药剂，压裂液的成分复杂，并且含有大量的有机物。若页岩气返排液泄漏到环境当中，即对于环境具有极高的风险。并且，由于页岩气开采结束之后，在开采位置附近往往不会再次利用到页岩气返排液，同时，若将页岩气返排液进行多次使用与页岩气开采的过程中，其中所含的有害物质的含量会进一步提高，安全性大大降低，故需要在页岩气返排液排出之前，对其进行预先处理。
图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理方法的流程图，以该方法应用于页岩气返排液处理装置中为例进行说明，该方法包括：
步骤101，通过沉降单元对页岩气返排液进行沉降过滤处理，得到一级过滤液体和杂质溶液。
由于页岩气返排液在页岩气开采过程当中，主要起到了压裂岩层的作用。如前文所述，压裂液中的化学药剂主要包括胶凝剂、表面活性剂、降阻剂、防腐剂、放结垢剂、杀菌剂以及酸碱调节剂，成分复杂，且本身即含有大量有机物。而在压裂液与岩层接触，对岩层进行压裂的过程当中，上述化学试剂与地层当中的物质进行接触，即会得到溶解性岩类以及悬浮固体。并且，地层当中的降解产物、细菌、挥发及半挥发性有机物等也会进入压裂液中，当页岩气开采完毕，对压裂剂进行抽取时，即会得到包括上述成分在内的，具有极高的危害性的页岩气返排液。返排液具有高色度、高溶解固体量、高化学需氧量的特点，也即，页岩气返排液的成分复杂，溶解的固体含量高，对溶液中的化学元素进行氧化，所需的氧气含量较高。
在本申请实施例中，页岩气返排液为在开采过后，从岩层中直接提取的返排液；或，页岩气返排液为在开采之后，暴露在空气中进行氧化后得到的返排液。
可选地，页岩气返排液在进行沉降过滤处理之前，已经过初步的固体过滤，或，页岩气返排液在进行沉降过滤处理之前未经过初步过滤，直接进行沉降过滤过程。本申请对于页岩气返排液在进行沉降过滤之前的初步处理工作不作限制。
在本申请实施例中，沉降单元实现为至少一个沉降池。在将页岩气返排液注入该沉降池中后，通过向沉降池中投入化学药剂的方法，使化学药剂与页岩气返排液中的金属离子发生反应，在沉降池中生成有杂质析出的溶液。在一个示例中，化学药剂为阴离子絮凝剂，用于使页岩气返排液中的阳离子被吸附，并进行沉淀，最终，絮凝剂所形成的凝固杂质中具有钙离子、铁离子、钡离子中的至少一种。
可选地，当沉降池的数量为至少两个时，每个沉降池均执行相同的功能，或，每个沉降池执行的功能均不相同。本申请实施例在沉降池的数量为至少两个时，对于每个沉降池的具体作用不作限制。
在沉降池中的页岩气返排液反应充分，也即，沉降池中不再生成新的杂质时，即确定反应完成。可选地，在反应完成后，将上层澄清溶液作为一级过滤液体，将下层液体作为杂质溶液。
在此步骤结束后，上层澄清溶液以及下层杂质溶液均仍具有污染特性，需要进行后续处理后方可进行排放。
步骤102，对一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体，二级过滤液体为液体污染特性检测达标的液体。
可选地，对于一级过滤液体进行的杂质过滤过程为对于液体中直径为微米级及一下的杂质的过滤过程。
在一个示例中，通过单级单向过滤装置对一级过滤液体进行直接过滤，得到二级过滤液体。例如，单级单向过滤装置实现为单级管式微滤膜，将一级过滤液体直接通过单级管式微滤膜，即可得到二级过滤液体。
在另一个示例中，通过多级单向过滤装置对以及过滤液体进行过滤，得到二级过滤液体。例如，多级单向过滤装置实现为管式微滤膜和纳滤膜的组合。在将一级过滤液体通过管式微滤膜后，即可获得含有微米级颗粒污染物的颗粒污染物溶液以及不含有微米级颗粒污染物的溶液，将不含有微米级颗粒污染物的溶液通过纳滤膜进行过滤，得到二级过滤液体。而未通过纳滤膜的溶液，将与含有微米级颗粒污染物的溶液进行混合，并在混合之后重新投入药物，进行除杂过程。
在进行上述过滤处理之后，二级过滤液体即不具备污染特性，初步符合排放要求。
步骤103，对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体，外排液体为达到排放标准的液体。
反渗透处理是基于反渗透原理对于液体进行的处理。反渗透又称为逆渗透，是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。
在一个示例中，通过海水淡化膜系统对二级过滤溶液进行反渗透处理，得到达到排放标准的外排液体。在本申请实施例中，排放液体的标准为《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级标准、《四川省水污染物排放标准》(DB51/190-93)一级标准以及《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水标准中的至少一种。
基于上述对于页岩气返排液进行处理的过程，图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理装置的结构示意图。在该页岩气返排液的处理装置200中，包括沉降单元210、过滤膜单元220和反渗透膜单元230。如图2所示，沉降单元中包括一个沉降池210，过滤膜组合220中包括微滤膜221和纳滤膜222，反渗透膜组合230中包括海水淡化膜231，在每个单元中，均包括通往下个单元的通道、排出杂质的通道以及同向上个单元进行重复处理的通道。
综上所述，本申请实施例提供的方法，对于页岩气的返排液依次进行了沉降、杂质过滤以及反渗透过滤的处理，在沉降处理过程中，去除了返排液中的成垢离子；在杂质过滤的过程中，使液体的污染特性降低；在反渗透处理的过程中，使液体达到最终的排放标准。通过对于液体的逐级处理，使液体中的金属离子，污染物质以及微型颗粒被逐步排出，最终使页岩气返排液达到了排放标准，提高了页岩气返排液排出的安全性。
在本申请实施例中，对于页岩气返排液的主要处理过程在于排出成垢离子的过程。在排出成垢离子的过程当中，需要将页岩气返排液通过不同功能的沉降池，进行多次处理后得到一级过滤液体。图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种通过多个沉降池对页岩气返排液进行处理的方法流程图。该方法可以替换步骤101实现为步骤301至步骤303，该方法包括：
步骤301，将页岩气返排液通过快混池，并以第一搅拌速度梯度搅拌第一预设时长。
在本申请实施例中，沉降单元中包括三个沉降池，分贝为第一沉降池、第二沉降池以及第三沉降池，且第一沉降池实现为快混池，第二沉降池实现为反应池，第三沉降池实现为絮凝池。
快混池是在溶液中加入药剂后，通过快速搅动的方式，使溶液和药剂之间实现充分混合与反应的反应池。也即，当溶液位于快混池中时，快混池中的反应速度快，对于反应完整程度的要求高，故，在进行反应之前，需要将溶液调整至合适的酸碱度，并且对反应的过程进行加速。
在本申请实施例中，当页岩气返排液进入快混池中之后，首先通过投入氢氧化钠的方式，将溶液调整为碱性溶液。在溶液被调整为碱性溶液之后，通过投加氯化铁的方式，将溶液中的阳离子进行聚集，并使其沉淀。同时，在反应过程当中，通过快速搅拌的方式，加速反应进程。
在一个示例中，快混池中的酸碱度调节剂为氢氧化钠，且氢氧化钠相对于页岩气返排液的投加比例为700mg/L，在酸碱度调节至10后，向快混池中投加的沉淀剂兼混凝剂为氯化铁。且氯化铁的相对于页岩气返排液的投加比例为50mg/L。在氯化铁被投入快混池后，对快混池中的液体进行搅拌，搅拌的持续时长为2min，搅拌的速度梯度为800s-1。
在充分且快速的搅拌之后，快混池中的氯化铁的沉淀以及混凝的工作完成。快混池中的页岩气返排液内具有新的杂质沉降。可选地，将含有新的杂质的溶液留在快混池中，将经过处理后的澄清溶液输入下一个沉降池中，也即反应池中进行处理。
步骤302，将通过快混池处理的页岩气返排液通过反应池，并以第二搅拌速度梯度搅拌第二预设时长。
在本申请实施例中，通过快混池处理的页岩气返排液在进行初步除杂后，即被输入反应池中。反应池主要用于通过离子置换反应，得到含有金属阳离子的沉淀。
在本申请实施例中，反应池为碳酸钠反应池，或，硫酸钠反应池。本申请实施例以反应池为碳酸钠反应池为例进行说明。碳酸钠相对于反应池中页岩气返排液的加量比例为2500mg/L。在向反应池中加入碳酸钠后，对反应池中的液体进行搅拌，搅拌时间为10min，同时，对应的速度梯度为40s-1。
由于反应物为碳酸钠，在反应过程中，钠离子与溶液中的金属阳离子会发生置换反应，最终生成氯化钠和金属阳离子的碳酸物质沉淀。示例性的，溶液中的金属阳离子为钙离子，碳酸钠和钙离子发生置换反应，即会生成碳酸钙沉淀。在本申请实施例中，水中的金属阳离子包括钙离子、镁离子、钡离子、和锶离子。
在搅拌完成之后，反应池中与的金属阳离子将会生成金属阳离子沉淀。可选地，将含有金属阳离子沉淀的杂质溶液留在反应池中，将处理后的澄清溶液输送至絮凝池中进行后续处理。
步骤303，将通过快混池以及反应池处理的页岩气返排液通过絮凝池，并以第三搅拌速度梯度搅拌第三预设时长，过滤得到一级过滤液体。
絮凝池是指完成絮凝过程的净水池。在絮凝的过程中，絮凝池将创造合适的水力条件，使具有絮凝性能的颗粒在相互接触中聚集。在一个示例中，通过搅动絮凝池中的液体，满足预设水力条件。
在本申请实施例中，实现絮凝过程的絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，且阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂相对于絮凝池中页岩气返排液的比例为6mg/L。在向絮凝池中加入了阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂后，絮凝池中的阳离子即会向絮凝剂靠拢，并最终与絮凝剂中的阴离子产生吸附。在本申请实施例中，加入阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂后，以40s-1的速度搅拌絮凝池中的液体10min。
在搅拌完成之后，反应池中被阴离子吸附的阳离子将形成沉淀。可选地，将含有沉淀的杂质溶液留在反应池中。此时，排出絮凝池的液体即为一级过滤液体。
步骤304，将快混池、反应池以及絮凝池中的废弃液体进行收集，得到杂质溶液。
在本申请实施例中，在收集以及过滤液体之后，快混池、反应池以及凝絮池中的含有杂质的废弃液体将会被收集。可选地，在收集后，杂质溶液进入污泥脱水机中进行脱水，并进行后续的无害化处理。
综上所述，本申请实施例提供的方法，在沉降单元依次设置了快混池、反应池以及凝絮池，通过快速混合沉降，反应沉降以及凝絮沉降的过程对于页岩气返排液进行了初步的固液分离。同时，通过快混池、反应池以及絮凝池的次序设置，使在线投入的药剂中的物质也会在之后的反应中析出，进一步减少了页岩气返排液中的有害物体，提高了页岩气返排液排出的安全性。
在页岩气返排液的处理过程中，除了对于页岩气返排液进行处理，使之达到排放要求之外，还需要对于过程中产生的各类副产品进行处理，使处理过程中的所有产物最终均可以达到有关的排放标准。图4示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理方法的流程图，该方法包括：
步骤401，将页岩气返排液通入预处理装置。
在本申请实施例中，在将页岩气返排液通入沉降单元之前，首先对页岩气返排液通入预处理装置中，进行预处理。在本申请实施例中，预处理装置用于使页岩气返排液自然融入足量的氧气，以初步生成氧化物沉淀。
步骤402，向预处理装置中鼓入空气，对页岩气返排液进行曝气氧化。
如步骤401中所述，当页岩气返排液与足量的空气接触时，即使不加入其他药剂，页岩气返排液中的易氧化物质也会形成沉淀，故该过程即为对页岩气返排液的曝气氧化过程。
在对页岩气返排液进行预处理之后，其中的主要污染物的指标对比如下表1所示。
表1：页岩气返排液预处理前后主要污染物指标对比
Figure BDA0002928865750000101
如表1所示，在经过预处理后，页岩气返排液的酸碱度值上升，但浊度以及总有机碳含量明显减少，同时，钙离子、镁离子、钡离子、锶离子的含量也明显下降。可选地，上述金属阳离子的含量明显下降的原因为与有机碳以及空气反应，生成碳酸根沉淀。
步骤403，将页岩气返排液通过快混池，并以第一搅拌速度梯度搅拌第一预设时长。
在经过对于页岩气返排液的预处理后，本申请实施例中，如步骤301中所述，将页岩气返排液输入沉降单元。本申请实施例中的沉降单元包括三个沉降池，分别为快混池、反应池和絮凝池。在本申请实施例中，当页岩气返排液通过快混池时，页岩气返排液即被快速搅拌，并与加入快混池中的溶液进行混合。
在一个示例中，快混池中的酸碱度调节剂为氢氧化钠，且氢氧化钠相对于页岩气返排液的投加比例为700mg/L，在酸碱度调节至10后，向快混池中投加的沉淀剂兼混凝剂为氯化铁。且氯化铁的相对于页岩气返排液的投加比例为50mg/L。在氯化铁被投入快混池后，对快混池中的液体进行搅拌，搅拌的持续时长为2min，搅拌的速度梯度为800s-1。
步骤404，将通过快混池处理的页岩气返排液通过反应池，并以第二搅拌速度梯度搅拌第二预设时长。
在本申请实施例中，反应池为碳酸钠反应池，或，硫酸钠反应池。以反应池为碳酸钠反应池为例，碳酸钠相对于反应池中页岩气返排液的加量比例为2500mg/L。在向反应池中加入碳酸钠后，对反应池中的液体进行搅拌，搅拌时间为10min，同时，对应的速度梯度为40s-1。
步骤405，将通过快混池以及反应池处理的页岩气返排液通过絮凝池，并以第三搅拌速度梯度搅拌第三预设时长，过滤得到一级过滤液体。
在本申请实施例中，实现絮凝过程的絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂，且阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂相对于絮凝池中页岩气返排液的比例为6mg/L。在向絮凝池中加入了阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂后，絮凝池中的阳离子即会向絮凝剂靠拢，并最终与絮凝剂中的阴离子产生吸附。在本申请实施例中，加入阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂后，以40s-1的速度搅拌絮凝池中的液体10min。
步骤406，将快混池、反应池以及絮凝池中的废弃液体进行收集，得到杂质溶液。
在本申请实施例中，当页岩气返排液通过沉降单元，且第一过滤液体排出后，沉降单元内的三个沉降池中包括了含有杂质的废弃液体，将废弃液体进行收集，即得到了杂质溶液。
可选地，在获取杂质溶液后，将杂质溶液进行充分搅拌，得到污泥，将污泥进入污泥脱水机进行脱水，并进行后续的无害化处理。
步骤407，通过微滤膜对一级过滤液体进行固液分离，得到微滤澄清液体和颗粒污染物溶液。
在本申请实施例中，杂质过滤环节包括微滤环节以及纳滤环节。在微滤环节中，通过管式微滤膜对一级过滤液体进行过滤分离，得到满足要求的微滤澄清液体，以及不满足要求的颗粒污染物溶液。
步骤408，通过纳滤膜对微滤澄清液体进行过滤，得到二级过滤液体和高浓度杂质液体。
在本申请实施例中，纳滤环节为杂质过滤的第二个环节。在纳滤环节中，将微滤澄清液体通过纳滤膜，以防止进水硬度例子较高时，软化药剂加量不足，遭横后续蒸发结晶盐浸出时污染特性较高。在本申请实施例中，纳滤膜采用一级两段式组合，且在过滤过程中，保持最终得到的二级过滤液体的酸碱度为7。在通过纳滤膜对微滤澄清液体进行分离后，得到满足要求的二级过滤液体，以及不满足要求的高浓度杂质液体。
步骤409，通过沉降单元对高浓度杂质液体进行二次除杂处理。
在本申请实施例中，由于高浓度杂质液体中仍然包括诸如金属离子的杂质，故将高浓度杂质溶液输入沉降单元中，再次进行除杂处理。
在本申请的其他实施例中，可将高浓度杂质液体和颗粒污染物溶液进行混合后，再通入沉降单元中，进行二次除杂处理。
步骤410，通过反渗透膜对二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体和反渗透浓水。
在本申请实施例中，反渗透处理过程通过反渗透系统完成。可选地，反渗透系统中包括海水淡化膜以及苦咸水膜，按照二级二段式组合，且第一级两段膜均选用陶氏SW30HRLE-4040，第二级两段膜均选用陶氏苦咸水膜BW30-4040。同时，每级中均具有3只膜元件。在经过反渗透处理后，得到满足要求的外排液体，直接进行外排，同时，将不满足外排要求的反渗透浓水进行收集。
步骤411，对反渗透浓水进行蒸馏冷凝处理，得到冷凝液体和结晶盐。
在本申请实施例中，反渗透浓水将进入机械式蒸汽再压缩技术(MechanicalVapor Recompression，MVR)单元中，进行蒸馏冷凝处理。在蒸馏之后，将得到蒸馏气体以及结晶盐。其中，结晶盐符合工业用盐标准，可直接利用。可选地，对于结晶盐的成分分析如下表2所示：
表2：结晶盐成分分析表
Figure BDA0002928865750000121
通过表2可得，在经过流程处理后，结晶盐中的大部分组成部分为氯化钠以及水分，并且还有微量水不溶物、钙镁离子以及硫酸根。
对于结晶盐进行浸出污染特性试验，得到的试验结果如下表3所示：
表3：结晶盐浸出污染特性试验结果
Figure BDA0002928865750000122
Figure BDA0002928865750000131
由上述表3可知，结晶盐浸出污染特性试验表明，在各项试验结果中，结晶盐检出结果均远未达到危害成分浓度限值。在此情况下，即可确定结晶盐为可以使用的工业用盐。
同时，将蒸馏气体进行冷凝处理，即可得到冷凝液体，该冷凝液体也可进行直接排放。
综上所述，本申请实施例提供的方法，在沉降单元依次设置了快混池、反应池以及凝絮池，通过快速混合沉降，反应沉降以及凝絮沉降的过程对于页岩气返排液进行了初步的固液分离。同时，通过快混池、反应池以及絮凝池的次序设置，使在线投入的药剂中的物质也会在之后的反应中析出，进一步减少了页岩气返排液中的有害物体，提高了页岩气返排液排出的安全性。
通过在确定各个步骤中分离出的杂质确定之后，对杂质进行对应方式的排放，使全过程中，废弃的杂质以及杂质溶液均可以无害地进行排放，或，进行利用，进一步提高了页岩气返排液排出的安全性。
基于上述对于页岩气返排液进行处理的过程，图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种页岩气返排液的处理装置的结构示意图。请参考图5。该页岩气返排液装置500中，包括预处理单元510、沉降单元520、过滤单元530和反渗透单元540。
其中，预处理单元510中包括预处理装置511，预处理装置511与沉降单元520连接，预处理单元510用于对页岩气返排液进行氧化预处理。
沉降单元520中包括依次连接的快混池521、反应池522以及凝絮池523。其中，页岩气返排液经过预处理装置511的处理后，首先通入快混池521，故快混池521与预处理装置511连接。沉降单元用于使页岩气返排液中的金属阳离子进行沉降，最终得到一级过滤液体以及杂质溶液，杂质溶液将会被进行脱水处置。
过滤单元530中包括微滤膜531以及纳滤膜532。其中，微滤膜531与絮凝池523连接。微滤膜531与纳滤膜532用于对以及过滤液体进行二级过滤，以得到二级过滤液体。可选地，未通过纳滤膜532的液体将进行加药沉淀。
反渗透单元540中包括反渗透膜541以及蒸馏装置542。在本申请实施例中，反渗透膜541包括海水淡化膜5411以及苦咸水膜5412。反渗透膜541用于使二级过滤液体最终达到外排标准。蒸馏装置用于对未通过反渗透膜的液体进行蒸馏，得到可供工业使用的工业盐。
综上所述，本申请实施例提供的装置，在沉降单元依次设置了快混池、反应池以及凝絮池，通过快速混合沉降，反应沉降以及凝絮沉降的过程对于页岩气返排液进行了初步的固液分离。同时，通过快混池、反应池以及絮凝池的次序设置，使在线投入的药剂中的物质也会在之后的反应中析出，进一步减少了页岩气返排液中的有害物体，提高了页岩气返排液排出的安全性。
需要说明的是，上述页岩气返排液的处理系统可以实现为一体化系统，也可以实现为分布式系统，上述页岩气返排液的处理系统中的“连接”描述并不限于实际的连接状态，而体现页岩气返排液的处理过程。当页岩气返排液首先通过第一装置，再通过第二装置时，即说明第一装置与第二装置“连接”。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩气返排液的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
通过沉降单元对所述页岩气返排液进行沉降过滤处理，得到一级过滤液体和杂质溶液，所述一级过滤液体为通过所述沉降过滤处理的上层清液，所述一级杂质溶液中包括成垢离子，所述成垢离子中包括钙离子、镁离子、钡离子和锶离子中的至少一种，所述沉降单元中包括至少一个沉降池；
对所述一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体，所述二级过滤液体为液体污染特性检测达标的液体；
对所述二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体，所述外排液体为达到排放标准的液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降池包括第一沉降池、第二沉降池以及第三沉降池；
其中，所述第一沉降池为快混池，所述快混池中的酸碱度调和剂为氢氧化钠，沉淀剂兼混凝剂为氯化铁；
所述第二沉降池为反应池，所述反应池中的反应剂为碳酸钠和硫酸钠；
所述第三沉降池为絮凝池，所述絮凝池中的絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述页岩气返排液依次通过第一沉降池、第二沉降池以及第三沉降池，得到所述一级过滤液体和所述杂质溶液，包括：
将所述页岩气返排液通过所述快混池，并以第一搅拌速度梯度搅拌第一预设时长；
将通过所述快混池处理的页岩气返排液通过所述反应池，并以第二搅拌速度梯度搅拌第二预设时长；
将通过所述快混池以及所述反应池处理的页岩气返排液通过所述絮凝池，并以第三搅拌速度梯度搅拌第三预设时长，过滤得到所述一级过滤液体；
将所述快混池、所述反应池以及所述絮凝池中的废弃液体进行收集，得到所述杂质溶液。
4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述对所述一级过滤液体进行杂质过滤，得到二级过滤液体，包括：
通过微滤膜对所述一级过滤液体进行固液分离，得到微滤澄清液体和颗粒污染物溶液；
通过纳滤膜对所述微滤澄清液体进行过滤，得到二级过滤液体和高浓度杂质液体。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述通过纳滤膜对微滤澄清液体进行过滤，得到二级过滤液体和高浓度杂质液体之后，还包括：
通过所述沉降单元对所述高浓度杂质液体进行二次除杂处理。
6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述对所述二级过滤液体进行反渗透处理，得到外排液体，包括：
通过反渗透膜对所述二级过滤液体进行反渗透处理，得到所述外排液体和反渗透浓水，所述反渗透浓水为工业盐溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反渗透膜由海水淡化膜和苦咸水膜组成。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过反渗透膜对所述二级过滤液体进行反渗透处理，得到所述外排液体和反渗透浓水之后，还包括：
对所述反渗透浓水进行蒸馏冷凝处理，得到冷凝液体和结晶盐；
将所述冷凝液体进行外排；
对所述结晶盐进行利用。
9.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述对所述页岩气返排液进行吸附处理之前，还包括：
将所述页岩气返排液通入预处理装置；
向所述预处理装置中鼓入空气，对所述页岩气返排液进行曝气氧化。
10.一种页岩气返排液的处理装置，其特征在于，所述页岩气返排液的处理装置用于执行如权利要求1至9任一所述的页岩气返排液的处理方法，所述页岩气的处理装置包括预处理单元、沉降单元、过滤单元和反渗透单元；
所述预处理单元中包括预处理装置，所述预处理装置与所述沉降单元连接；
所述沉降单元中包括依次连接的快混池、反应池以及絮凝池，所述快混池与所述预处理装置连接，所述絮凝池与所述过滤单元连接；
所述过滤单元包括依次连接的微滤膜和纳滤膜，以及高浓度杂质液体回收装置，所述微滤膜与所述絮凝池连接，所述纳滤膜与所述反渗透单元连接；
所述反渗透单元中包括反渗透膜以及蒸馏装置，所述反渗透膜与所述纳滤膜连接。
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