[发明专利]一种页岩气压裂返排液处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，特别涉及一种页岩气压裂返排液处理方法。

背景技术

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。页岩气主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。

由于页岩气是被束缚在致密的、几乎没有孔隙和裂缝的页岩或泥岩里，在对其进行开采时必须人工压裂地层，形成长裂缝，并把裂缝支撑住形成通道，让气体保持压力并源源不断地流入井筒。这种水力压裂技术配置水基压裂液时需要消耗大量的水资源。压裂结束后，压裂液会随页岩气返排，经过气液分离后，产生的压裂返排液被临时集中储存在井场的废液池中。压裂返排液组分很复杂，含有大量的稠化剂或胶凝剂、杀菌剂、阻垢剂、润滑剂、降阻剂和表面活性剂等化学添加剂以及大量的废酸和无机盐类。这些化学添加剂中含有多种有毒性的难于生物降解的高分子有机物，有些还含有铬、镉等重金属物质，若不及时处理或处置不当，不但会造成水资源的浪费，而且会造成施工区地表水的污染、甚至会破坏生态环境。因此，需要对压裂返排液进行即时处理。

中国发明专利CN102786186A公开了一种页岩气压裂返排废液处理方法，包括混凝、微电解、芬顿复合过硫酸盐催化氧化、絮凝沉淀、水解酸化、生化、吸附过滤等7个单元，处理过程复杂，操作繁琐。

发明内容

本发明实施例公开了一种页岩气压裂返排液处理方法，用于解决现有技术中页岩气压裂返排液的处理过程复杂，操作繁琐的问题。技术方案如下：

一种页岩气压裂返排液处理方法，包括以下步骤：

1)、将页岩气压裂返排液的pH值调至5～10后对其进行溶气气浮处理，并向其中投加无机混凝剂，进行第一次搅拌处理，再投加第一有机絮凝剂和相对分子质量为1000万～2000万道尔顿的聚丙烯酰胺，进行第二次搅拌处理，最后静置沉淀，收集第一出水和第一出泥；所述无机混凝剂、第一有机絮凝剂和相对分子质量为1000万～2000万道尔顿的聚丙烯酰胺在页岩气压裂返排液中的投加量分别为300～3000mg/L、3～30mg/L和2～20mg/L；

2)、将第一出水的pH值调至2～5后，将其送入催化氧化反应器中进行催化氧化反应，并同时实施曝气处理，反应时间为30～150min，得到第二出水；所述反应器中装填为铁碳或铁铜碳填料；基于所述填料的总质量，铁的质量分数为40％～85％，铜的质量分数为0％～10％，碳的质量分数为10％～50％；

3)、向步骤2)的第二出水中加入氧化剂，其投加量为第二出水中COD质量的1至1.5倍，反应10～60min后，调其pH值为8～10.5后，投加第二有机絮凝剂或相对分子质量为1000万～2000万道尔顿的聚丙烯酰胺，其投加量为每升第二出水中投加2～20mg，进行第三次搅拌处理，再静止沉淀，收集第三出水和第二出泥；第三出水用于循环利用配置压裂液；

4)、将第二出泥与第一出泥合并，再进行过滤处理，收集滤液和沉淀；滤液返回步骤1)进行溶气气浮处理；沉淀中加入固化剂进行固化/稳定化处理；所述固化剂与沉淀的质量比为0.2:1～0.6:1；所述固化剂包括石灰、水泥和粉煤灰；所述固化剂中石灰、水泥和粉煤灰的质量比为1:0.6:1～1:1.5:6。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述填料的比表面积≥1.1m²/g，空隙率≥65％，物理强度≥1000kg/cm²。

在本发明的一种优选的实施方式中，在步骤3)中，将第二出泥中的一部分返回步骤2)作为填料回用，将第二出泥中的剩余部分与第一出泥合并，再进行过滤，收集滤液和沉淀。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述无机混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合氯化铝铁、聚合硫酸铝和硫酸铝中的至少一种；所述第一有机絮凝剂和所述第二有机絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺中的至少一种，并且所述第一有机絮凝剂和所述第二有机絮凝剂是相同的或不同的。

在本发明的一种优选的实施方式中，所述氧化剂为臭氧、过氧化氢、次氯酸钠和过硫酸盐中的至少一种。

在本发明的一种更为优选的实施方式中，在氧化剂为过硫酸盐的情况下，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的三种；所述过硫酸铵、所述过硫酸钠和所述过硫酸钾的质量比为0.5～1:0.5～1:0.5～1。