[发明专利]页岩气压裂返排液预处理工艺及系统

说明书

本发明公开了页岩气压裂返排液预处理工艺及系统，属于污水处理领域。本发明通过依次加入除垢剂、混凝剂、絮凝剂，除去页岩气压裂返排液中的成垢离子以及颗粒杂质，获得一级清液。通过对一级清液加入杀菌剂进行杀菌处理后，获得二级清液。通过对二级清液依次进行砂滤过滤、活性炭过滤、超滤处理，三种过滤组合的方式，降低二级清液中的悬浮物、可溶性有机物、无机垢沉淀、细菌，获得三级清液。通过对三级清液进行离子交换处理，去除了三级清液中的多价阳离子，使获得的达标的反渗透膜进水中只含有一价阳离子，达到后续进行反渗透膜脱盐处理进水水质的要求，降低反渗透膜脱盐处理过程中反渗透膜被污染的风险，延长了反渗透膜的使用寿命。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及页岩气压裂返排液预处理工艺及系统。

背景技术

在页岩气压裂过程中，泵注入地层的页岩气压裂液将返排至地面形成页岩气压裂返排液。由于页岩气压裂返排液中含有大量化学添加剂、地层离子及机械杂质等，需要对其进行处理后再行排放。页岩气压裂返排液的处理工艺主要包括依次进行的预处理和反渗透膜的脱盐处理。

相关技术所涉及的预处理过程包括：先向页岩气压裂返排液中加入石灰与碳酸钠来降低水的硬度，再通过絮凝沉淀除掉悬浮物，最后通过超滤处理除掉小分子物质，超滤后的溶液进入反渗透膜进行脱盐处理。

发明人发现相关技术存在以下技术问题：

相关技术采用石灰与碳酸钠来降低水的硬度会产生大量的沉淀物，且会生成成垢的钙离子，进行处理后会残余较多的成垢离子，导致后续反渗透膜脱盐处理中的反渗透膜被污染，膜通量减少，膜使用寿命缩短，增加处理成本。

发明内容

本发明实施例提供了页岩气压裂返排液预处理工艺及系统，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

一方面，提供了页岩气压裂返排液预处理工艺方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a、向页岩气压裂返排液中依次加入除垢剂、混凝剂、絮凝剂，除去所述页岩气压裂返排液中的成垢离子、颗粒杂质及不溶性胶体与有机物，获得一级清液；

步骤b、向所述一级清液中加入杀菌剂，进行杀菌处理，获得二级清液；

步骤c、对所述二级清液依次进行砂滤过滤、活性炭过滤、超滤处理，除掉可溶性有机物，获得三级清液；

步骤d、对所述三级清液进行离子交换处理，除去所述三级清液中的多价阳离子，获得达标的反渗透膜进水。

在一种可能实现的方式中，所述步骤a中，所述除垢剂为氢氧化钠与碳酸钠的混合物。

在一种可能实现的方式中，所述步骤a中，所述混凝剂为聚合氯化铝或硫酸铝，所述混凝剂的加药量为80-100mg/L。

在一种可能实现的方式中，所述步骤a中，所述絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺、丙烯酸钠、聚丙烯酸、丙烯酸中的一种，所述絮凝剂的加药量为1-1.5mg/L。

在一种可能实现的方式中，所述杀菌剂包括：次氯酸钠；

在所述活性炭过滤之后以及所述超滤处理之前，向活性炭过滤后的所述二级清液中加入还原剂，随后将所述二级清液的pH 值调节至5-8。

在一种可能实现的方式中，所述还原剂为亚硫酸氢钠。

在一种可能实现的方式中，所述步骤d中，所述离子交换处理包括：顺次进行的一级离子交换处理与二级离子交换处理；

所述一级离子交换处理采用的离子交换树脂的孔径大于所述二级离子交换处理采用的离子交换树脂的孔径。

另一方面，提供了页岩气压裂返排液预处理系统，所述系统用于上述任一项所述页岩气压裂返排液预处理工艺，所述系统包括通过管线依次连通的加药单元、过滤单元、离子交换单元；