[发明专利]一种压裂返排液的物化生化组合处理方法

说明书

技术领域

本发明属于油气田废水处理领域，特别涉及一种压裂返排液的处理方法。

背景技术

页岩气储层具有低孔隙率和低渗透率等物理特征，气流的阻力比常规天然气大，因此页岩气的开采需要进行压裂处理。目前常用的页岩气压裂技术包括多级压裂、同步压裂以及清水压裂等工艺，上述压裂工艺多为大水量集中压裂方式，压裂液量为2000～15000m³/井，返排比例约为40～60％，返排过程长，返排液数量较大。常用的压裂液类型有减阻水压裂液、纤维压裂液和清洁压裂液等。压裂液中的添加助剂主要包括酸、抗菌剂、破乳剂、缓蚀剂、表面活性剂等，上述助剂的加入，使得压裂返排液的成分十分复杂，除了含有化学添加剂成分外，还有烃类化合物、氯化物和碳酸盐等，无害化处理难度较大。页岩气储层的压裂处理会产生大量的压裂返排液，若不进行妥善处理，会对作业周边的生态环境造成严重影响，同时造成水资源的大量浪费。因此，开发经济、高效并且适合页岩气开采复杂环境的压裂返排液处理方法，减少页岩气开发过程中污染物的排放量，降低对周边环境的影响，对实现页岩气资源的高效开发与环境保护的和谐统一具有重要意义。

压裂返排液一般采用组合工艺进行处理，目前采用的组合工艺主要有“混凝-氧化-微电解-氧化-吸附”五步法工艺，“混凝-萃取-微电解-活性炭吸附-氧化-生化”六步法工艺，另外还有“预氧化-混凝-催化氧化-吸附”、“絮凝-微波强氧化-活性炭毡-纳滤-反渗透”等组合工艺。上述工艺采用的氧化、电解、吸附、反渗透等操作，导致投资和运行成本十分高昂，并且上述工艺的工艺路线均较长，操作十分繁琐，此外，由于上述工艺的反应条件相对苛刻，对操作参数要求较高，导致上述工艺还存在操作难度大、不易控制的问题。目前也有关于采用生化法处理压裂返排液的报道，但现有生化处理方法均以静态培养为主，需要处理一个月左右才能达到排放标准，处理效率十分低下，无法实现工程应用，并且由于压裂返排液中含有的污染物多为难生物降解物质，使用现有常规生化处理方法处理该类废水，其出水难以达到符合要求的污染物去除效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种压裂返排液的物化生化组合处理方法，以简化压裂返排液的处理工艺，能够提高生化处理效率并降低处理成本。

本发明所述压裂返排液的物化生化组合处理方法，步骤依次如下：

(1)在搅拌下将压裂返排液通入调节沉淀池中，控制压裂返排液的pH值为6～8，控制压裂返排液在调节沉淀池中的水力停留时间为2～4h；

(2)将调节沉淀池中的上清液通入混凝沉淀池中，并在搅拌下向混凝沉淀池中加入聚合氯化铝水溶液和聚丙烯酰胺水溶液，沉淀去除混凝沉淀池中的废水中的悬浮颗粒，将混凝沉淀池中的上清液通入中间池，调节中间池中废水的COD浓度为800～1200mg/L；

(3)将中间池中的废水通入完成了生物膜培养的好氧流化床膜生物反应器中处理，所述好氧流化床膜生物反应器在曝气条件下采用连续进水、连续排水的方式运行，处理后的废水经过好氧流化床膜生物反应器的膜组件后排出，即完成压裂返排液的处理。

上述方法的步骤(2)中，采用向中间池中加入生活污水或/和经过步骤(3)处理的压裂返排液的方式调节中间池中废水的COD浓度为800～1200mg/L。

上述方法的步骤(3)中，控制废水在好氧流化床膜生物反应器中的水力停留时间为16～20h，控制废水的温度为23～27℃，曝气量应使废水中的溶解氧浓度达到3.5～5.5mg/L。

上述方法中，好氧流化床膜生物反应器的生物膜培养方法如下：向好氧流化床膜生物反应器中加入颗粒生物填料、活性污泥和COD浓度为500～700mg/L、氨氮浓度为25～50mg/L的废水，所述废水的加入量为好氧流化床膜生物反应器有效容积的70～90％，活性污泥的投加量为每升废水2～3g，然后以间歇曝气的方式运行至废水的COD浓度降至200～300mg/L、氨氮浓度降至5～15mg/L时排出废水；重复上述向好氧流化床膜生物反应器中加废水、间歇曝气和排出废水的操作，直至颗粒生物填料表面完全由生物膜覆盖时结束培养。好氧流化床膜生物反应器的生物膜培养时，颗粒生物填料的投放量为好氧流化床膜生物反应器有效容积的5～10％。