[发明专利]一种压裂返排液深度处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂返排液的处理方法，特别涉及一种油气田作业时产生的压裂返排液的深度处理方法，属于油气田开发的水处理领域。

背景技术

压裂作业是油气井增产的主要措施之一，为各油田普遍采用。作业中排出的残余压裂液，具有点多面广、污染物浓度高、污染源分散、排放量大(一般每口井压裂后排液至少产生粘稠废液300m³左右)的特点，如果返排至地面的压裂液不经过处理而外排，会对周围环境，尤其是农作物及地表水系造成污染。压裂返排液含有胍胶、甲醛、石油类及其他各种添加剂，众多添加剂的加入使压裂返排液具有高COD、高稳定性、高粘度等特点，而且由于添加剂种类繁多，使COD处理难度较大，特别是一些亲水性有机添加剂，难以从废水中除去。

目前压裂返排液的处理方法主要有以下几种：

(1)混凝法处理

混凝处理是常见的废水处理方法，通过加入絮凝剂或混凝剂，在适当的处理条件下形成絮体和水相的非均相混合物，利用重力的作用，实现絮体和水相的分离，从而达到去除污染物的目的。其缺点是压裂液的粘度较大，混凝效果随着粘度的增大而降低，为达到理想的处理效果，加入过量的混凝剂，使废水处理的淤泥量急剧增加，造成二次污染，而且因过量的混凝剂使沉淀速度减慢，大大延长了废水处理周期。

(2)普通氧化法处理

由于次氯酸钠价格便宜、且具有一定的氧化性，因此采用次氯酸钠作为氧化剂。次氯酸钠在偏酸性条件下氧化效果较好，在考察次氯酸钠氧化效果时，进水为混凝出水，无须加酸碱进行中和调节。次氯酸钠氧化压裂返排液时，虽然对COD有一定的去除率，但氧化后水体颜色加深。单纯的Fenton试剂氧化处理技术，激发出的羟基自由基氧化能力很强，可使有机结构发生碳链裂解，氧化为CO₂和H₂O，从而使废水的COD值大大降低。但是Fenton试剂对压裂废返排液的氧化效果并不十分理想，其氧化效率约为17％。

(3)其他处理

焚烧法。压裂酸化作业后将一部分残酸焚烧，可控制一些水污染物排放，但这也可能产生大气污染；残酸池储存，作业后将压裂液与残酸中和并储存在残酸池中，此方法存在雨季外溢及挥发的危险。

回注法。将部分作业压裂返排液输至注水站回注地层，从根本上解决了这部分水的处理问题，但合适的回注井比较缺乏。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的处理效果较差、不能连续处理，且成本较高的问题，提出一种效果好、处理过程连续化的压裂返排液的深度处理方法。具体通过以下技术方案实现：

(1)将压裂返排液在混凝沉淀池中调节pH为8～12，再加入氧化剂进行预氧化处理，搅拌，使COD初步去除率为20～30％；

(2)在预氧化处理后的压裂返排液中加入混凝剂进行破胶处理，搅拌，沉降0.5～2小时后，对上层清液过滤；

(3)调节过滤后的废液pH为3～5，加入双氧水和硫酸亚铁，废液、H₂O₂、FeSO₄的质量比为1000∶0.3～3∶0.2～1.6，处理2～10小时；

(4)经步骤(3)处理后的废液进入二次混凝池，按每升废液加入10～50mg混凝剂进行二次混凝，沉降0.5～2小时，调节上层清液pH为8～12；

(5)经二次混凝处理后的废液中加入臭氧，按每升废液加入300～1000mg O₃，在氧化反应器中进行处理；

(6)氧化反应器内装填有固体非均相催化剂，固体非均相催化剂体积与氧化反应器容积之比为1∶3～1∶6；废液在氧化反应器中的反应时间为0.5～1.5小时；

(7)处理后的废液过滤后直接排放。

在本发明中，所述臭氧氧化步骤(5)主要是利用臭氧的高级氧化功能，臭氧的加入方式除常用的曝气方式加入废水中外，还可以在二次混凝池与氧化反应器之间增加一个混合射流器，混合射流器上连接有臭氧发生器，臭氧发生器可产生臭氧，当废水从二次混凝池流经混合射流器时，开启臭氧发生器，臭氧发生器出口端气体中的臭氧浓度控制为70～90mg/L；当废水流经混合射流器时，会产生负压，利用此负压将含臭氧的气体吸入混合射流器中，在混合射流器中进行气体与废水的两相混合，混合射流器吸入的气体流量与通过混合射流器中的废水流量之比为4.2∶1～11∶1；废水在混合射流器中与臭氧混合后进入氧化反应器。