[发明专利]一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺

说明书

一种页岩气压裂返排液中锂资源化处理工艺，包括锂回收、除硬、膜浓缩、生化处理及蒸发结晶五个步骤；首先，页岩气压返液通过依次连接的锂吸附塔、锂脱附装置、富锂收集罐、碳酸锂反应罐和离心分离装置实现锂回收；离心分离装置实现固液分离，分离出的固体为碳酸锂产品，溶液则与锂吸附塔产水混合进入除硬，除硬后进入膜浓缩；膜浓缩产出的浓水进入蒸发结晶得到结晶盐，淡水进入生化处理，达标后排放。本发明可实现页岩气压返液中锂资源的回收；锂回收工艺置于除硬之前可避免锂离子与除硬药剂反应造成损失；解决了锂回收过程中产生的高盐洗脱废液处理问题；膜脱盐浓缩耦合生化处理系统实现压返液中氯化钠的回收及产水达标排放。

技术领域

本发明涉及高盐废水资源化处理工艺，特别涉及一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺。

背景技术

页岩气田在开采过程中会在压裂的不同阶段产生大量的返排水，常规的处置方法有深井灌注，由于受到现有法律法规的限制及回注能力有限等因素，不得不寻找其他的返排液处置方案。因此设计一种运行稳定、处理效果好、经济效益好的页岩气采出水处理方案具有很大的现实意义。

页岩气采出水的显著特征是具有高矿化度（TDS）、高总固体悬浮物（TSS）、高有机物（COD），部分地区的总溶解固体含量可达300000mg/L。返排液中有机物成分复杂、含量高、可生化性差，并且不同地区的水质指标波动范围较大。

对于含盐废水，常用的处理方式是纳滤、反渗透、电渗析。常规的反渗透适用于低含盐量，产水盐含量低，其处理含盐量不能超过5%，回收率不高；而电渗析适合含盐量高于3%，浓水浓缩浓度大，但投资和运行成本较高。此外，膜处理法都不可避免的存在膜污染的问题，需要采用高效的预处理工艺进行脱硬。

页岩气采出水中通常富含Br、I、Li等多种有用元素，皆为国家紧缺物质。由于页岩气采出水中成分复杂，且各类离子成分及浓度波动较大，资源回收的难度较大，其中，Li含量在50-300mg/L不等，适合综合利用或单独开采，但现有的页岩气采出水处理工艺中未涉及富集提锂，实现页岩气压返液中的锂资源具有很高的工业价值。

所以，针对现有技术存在的不足，有必要设计一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺，以解决上述问题。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种页岩气压返液锂离子资源化处理工艺,包括以下步骤：

（1）锂回收：回收页岩气压返液中的锂离子；

（2）除硬：在步骤（1）锂回收后的页岩气压返液中加入软化药剂，去除高盐水中的硬度、悬浮物和有机物；

（3）膜浓缩：取步骤（2）除硬后的页岩气压返液进行膜浓缩处理，得到浓水和淡水；

（4）生化处理：对步骤（3）获得的淡水进行生化处理，降解有机物和氨氮，产水实现达标排放；

（5）蒸发结晶：对步骤（3）获得的浓水进行蒸发结晶，得到结晶盐；

其中，

步骤（1）中，页岩气压返液通过依次连接的锂吸附塔、锂脱附装置、富锂收集罐、碳酸锂反应罐和离心分离装置实现锂回收；所述离心分离装置实现固液分离后得到的固体为碳酸锂产品，得到的溶液则与锂吸附塔产水混合后进入下一处理步骤。

优选的技术方案为：步骤（1）中，所述锂吸附塔中吸附剂为离子筛型吸附剂。

优选的技术方案为：步骤（1）中，所述锂吸附塔内的流速为5-15 BV/H。

优选的技术方案为：步骤（1）中，所述锂脱附装置控制温度在40-80℃温度条件下，用0.5-2.5mol/L盐酸作洗脱剂将锂离子解吸至洗脱剂中。

优选的技术方案为：步骤（1）中，所述富锂收集罐中调节pH在6.5-7.5。