[发明专利]基于太阳能蒸发的页岩气工业废水安全回用方法

说明书

本发明提供一种基于太阳能蒸发的页岩气工业废水安全回用方法，包括以下步骤：(1)预处理：依据页岩气工业废水原水的浊度，采用混凝或沉淀工序进行预处理；(2)太阳能蒸馏：将预处理后的页岩气工业废水输送到太阳能蒸发反应池中，利用具有高吸光表面和吸水透水性能的表面蒸发材料浮于池内水体表面进行太阳能蒸馏，所述表面蒸发材料接收太阳照射的表面为高吸光材料，通过高吸光表面吸收太阳能为蒸发提供热源，同时通过吸水透水性能将水份运输至表面蒸发；(3)蒸馏水收集；(4)浓缩液处理。本发明方法能够实现高效、低成本处理页岩气返排液，并实现水资源循环利用和整个工艺污染物的零排放，缓解页岩气开发区水资源紧缺，同时避免环境污染。

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，特别是涉及一种页岩气开发过程中页岩气返排液处理领域。

背景技术

页岩气作为一种重要的非常规天然气能源，具有储量大、分布广的特点。据统计，全球技术可开采页岩气储量约为206.68万亿立方米，这一储量可以满足全球超过100年的能源需求。随着日益增长的能源需求，页岩气已经成为全球油气资源勘探开发的新兴亮点，在未来几十年里，页岩气将改变世界能源供给格局。

水平钻井技术和水力压裂技术的成功应用，极大地促进了页岩气资源的勘探和开采，这也引发了全球范围内的“页岩气革命”。页岩气开采应用的水平钻井和水力压裂技术，虽彻底解决了页岩气开采的技术难题，但开采过程中会大量的消耗水资源并产生大量的页岩气返排液，这带来了严重的水资源浪费、水环境和水生态问题。页岩气开采过程中压裂液的配制和钻井过程都需要消耗大量的水，单口页岩气井水力压裂所需水量约为7000～21000m³，其中的8～70％会在井的生命周期内被回收至地表，形成页岩气返排液与采出水(SGFPW)，其水量巨大，水质特征复杂(高盐度、悬浮物、中高浓度的有机化合物、天然产生的放射性元素和重金属)，且不同井成分差异很大。由于其水量大且成分复杂、难处理，页岩气开采废水的处置问题越来越引起公众担忧。因此，如何可持续再利用或无污染排放页岩气返排液是一项迫切的需求。

当前面对页岩气返排液主要的处理手段为深井灌注。这种不经处理直接排放的方式不但会对自然环境造成破坏，且有可能会引发地震。而较为环保的处理系统由于综合了电絮凝、精细过滤等工艺流程而存在能耗较高、处理工艺较复杂的特征。随着国家政策对废水排放的管制愈发严格，以及环境污染日益加剧，寻找更有效的处理方法刻不容缓。

CN201822145619.8公开了一种页岩气采出水处理装置。该系统使用包括依次连接的一次PH调节池、电絮凝反应筒、二次PH调节池、固液分离过滤箱及加热反应筒体。该装置可去除返排液中杂质有限，大多数污染物与无机盐离子无法得到有效去除，且装置出水水质无法满足多种排放、回用标准。CN201910323253.5公开了一种页岩气钻井废水处理方法，该方法通过对页岩气钻井废水依次进行混凝沉淀、Fenton氧化-微电解、化学沉淀、除氨氮和四效蒸发处理。该工艺系统出水水质较好，但工艺流程较复杂，系统运行所需能耗大、费用高。

如何合理、高效、低成本地处理页岩气返排液，并实现水及资源的回收，减少污染物排放，缓解页岩气开发区水资源紧缺，避免环境污染，已成为目前亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是针对页岩气返排液处理现状中的问题和不足，提供一种基于太阳能蒸发的页岩气工业废水安全回用方法，实现高效、低成本处理页岩气返排液，并实现水资源循环利用和整个工艺污染物的零排放，缓解页岩气开发区水资源紧缺，同时避免环境污染。

本发明提供的基于太阳能蒸发的页岩气工业废水安全回用方法，包括以下步骤：

(1)预处理：依据页岩气工业废水原水的浊度，采用混凝沉淀或沉淀工序进行预处理，若原水浊度小于10NTU，则直接将原水进行沉淀；若原水浊度大于10NTU，则进行混凝沉淀；