一种酸化压裂返排废液的处理方法和装置与流程

本发明涉及一中废液的处理方法和装置，尤其涉及一种酸化压裂返排废液的处理方法和装置，属于污水处理技术领域。

背景技术：

酸化压裂返排废液是气田开采过程中，进行压裂作业时的主要污染物。目前，酸化压裂液种类繁多，但以水基压裂液及酸基压裂液为主。为提高压裂效率，酸化压裂液中会加入多种添加剂，因此造成了酸化压裂返排废液典型五高的特点，即cod高、稳定性高、粘度高、硬度高、生物毒性高。且酸化-压裂废液中石油类、悬浮物、氨氮含量亦严重超标，ph值显示多为强酸性。种类如此繁多的污染物如果缺乏有效的处理方式，将会对环境产生极大危害。

目前常用的酸化压裂返排废液处理技术有：1)物理法，该方法包括吸附法和固化法。吸附法是将吸附剂与压裂废液混合，利用吸附剂多孔表面将污染物吸附去除的方法。2)固化法是将化学添加剂(多为固化剂)与压裂废液混合并发生剧烈水化反应，形成固相-固化剂-水的絮凝体，最终通过自凝胶及包结络合作用生成常态体系。3)化学法，该法包括中和法、化学混凝法、氧化法等。即采取调节ph值、添加混凝剂及添加强氧化性物质的方法去除酸化-压裂返排液中的有机物等污染物。4)生物法，生物法即利用微生物对水中污染物进行降解的方法，分为好氧生物法和厌氧生物法，常用生物方法有活性污泥法和生物膜法等。

以上方法工艺复杂，设备投资大，处理成本过高，且易引起二次污染。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种针对酸化压裂返排废液的处理方法，该处理方法可显著降低酸化压裂返排废液中的cod、氨氮含量、油含量、硬度、悬浮物含量，并改善废液的可生化性能，可以直接掺加到回注水中进行回注，也可混入到其它污水中进行生化外排处理。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种酸化压裂返排废液的处理方法，该处理方法包括以下步骤：

步骤一：将酸化压裂返排废液进行电化学氧化，电化学氧化处理1h-7h；

步骤二：将经过电化学氧化处理的出水进行调节处理，使硬度垢析出，悬浮物凝聚；

步骤三：将经过调节处理的出水进行压滤处理和微滤膜过滤，实现对酸化压裂返排废液的处理。

酸化压裂返排废液经过本发明的处理方法处理后的出水的ph值为6-8，cod小于1000mg/l，氨氮含量小于5mg/l，油含量小于3mg/l，悬浮物小于3mg/l，生化需氧量与化学需氧量的比值大于0.30。

本发明的处理方法包括将酸化压裂返排废液进行电化学氧化的步骤。本发明的处理方法中采用的电化学氧化处理的作用直接，成本低，操作方便。

在步骤一中，对酸化压裂返排废液进行电化学氧化处理，目的在于消解污水中的氨氮、难降解污染物，改善污水的可生化性能。

在本发明的一具体实施方式中，电化学氧化的电压为2v-10v的直流电源。

优选地，电化学氧化的电流密度为300a/m²-1500a/m²。

本发明的处理方法包括将经过电化学氧化处理的出水进行调节处理的步骤。

在步骤二中，对经过电化学氧化处理的出水进行调节处理，目的是进行硬度垢的析出及悬浮物的凝聚。

在本发明的处理方法中，调节处理包括软化处理步骤和絮凝处理步骤。

在本发明的一具体实施方式中，调节处理的总时间可以为10min-20min。

在本发明进一步的实施方式中，软化处理的目的调节经过电化学氧化处理的出水的ph值为6-8。可以使絮凝效果更好。进一步的，软化处理的时间可以为5min-10min。

在本发明更进一步的实施方式中，采用的软化剂可以为碱性物质。比如，采用的软化剂可以为氢氧化钠或氢氧化钙。

在本发明进一步的实施方式中，絮凝处理的目的是改善悬浮物的过滤性能。进一步的，絮凝处理的时间可以为5min-10min。

在本发明更进一步的实施方式中，进行絮凝处理时，助凝剂的添加量可以为2mg/l-4mg/l。

进一步地，采用的助凝剂可以为聚丙烯酰胺类有机高分子物质。具体地，采用的助凝剂为分子量600万-1000万的阳离子型聚丙烯酰胺或分子量1000万-2400万的阴离子型聚丙烯酰胺

本发明的处理方法包括将经过调节处理的出水进行粗过滤和精过滤的步骤。其中，粗过滤可以为机械压滤处理，而精过滤可以为微滤膜过滤。

在步骤三中，将经过调节处理的出水进行分段过滤的目的是进一步对悬浮物进行处理。

在本发明的处理方法中，压滤处理包括板框压滤或旋转压滤。

在本发明的处理方法中，微滤膜的孔径为1μm-5μm。比如，微滤膜的孔径可以为2μm、3μm和4μm。

经过本发明的上述处理方法处理后的酸化压裂返排废液的出水可直接掺加到回注水中进行回注处理，或掺入其它污水进行生化处理。

为了实现上述技术目的，本发明又提供了一种酸化压裂返排废液的处理装置，该处理装置包括：

电化学氧化单元、调节单元、过滤单元；其中，

电化学氧化单元用于对酸化压裂返排废液进行氧化消解处理；

调节单元用于对经过电化学氧化单元处理的出水进行水质软化和絮凝处理；

过滤单元用于对经过过滤单元处理的出水进行过滤处理。

在发明的一具体实施方式中，电化学氧化单元与调节单元连通，调节单元与过滤单元连通。

在本发明的处理装置中，该处理装置还包括药剂投配单元。药剂投配单元用于配制和投加软水剂和助凝剂。

在本发明的一具体实施方式中，药剂投配单元与调节单元连通。

采用本发明的上述酸化压裂返排废液的处理装置对酸化压裂返排废液进行处理，具体包括以下步骤。

将储池(罐)中的酸化压裂返排废液打进电化学氧化单元的氧化反应器中，进行氧化反应，反应时间控制在1h-7h，使用直流电源，电源电压控制在2-10v，电流密度控制在300-1500a/m²。

氧化后的氧化液利用液位差自流进入调节单元的调节设备，首先在设备前部的软化处理区进行硬度处理，处理时间为5-10min；再在设备后部的絮凝反应区进行絮凝处理，处理时间为5-10min。向软化处理区投加来自药剂投配单元的软水剂，软水剂向污水中的投加量以ph值的大小确定，调节ph值为6-8；向絮凝处理区投加来自药剂投配单元的助凝剂，助凝剂向污水中的投加量为2-4mg/l。

调节后的絮凝悬浊液进入过滤单元的粗过滤和精过滤处理设备，进行粗过滤和精过滤处理，过滤泥饼外运处置，过滤出水进行回注。

经过本发明的上述处理装置处理后的废液的ph值为6-8，cod小于1000mg/l，氨氮含量小于5mg/l，油含量小于3mg/l，悬浮物小于3mg/l，生化需氧量与化学需氧量的比值大于0.30，主要水质指标满足回注与外排的要求。

本发明的酸化压裂返排废液的处理方法和装置，工艺简单、污染物降解迅速，处理成本低，经济实用。

附图说明

图1为实施例1中的酸化压裂返排废液的处理装置的结构示意图。

图2为实施例1中的酸化压裂返排废液的处理方法的工艺流程图。

主要附图符号说明

1、电化学氧化单元；2、调节单元；3、过滤单元；4、药剂投配单元。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例首先提供了一种酸化压裂返排废液的处理装置，其包括

电化学氧化单元1、调节单元2、过滤单元3、药剂投配单元4。

电化学氧化单元1与调节单元2连通，调节单元2与过滤单元3连通。

药剂投配单元4与调节单元2连通。

本实施例提供了一种油气田酸化压裂返排废液的处理方法，工艺流程如图2所示，该处理方法可以通过图1所示的装置完成，具体包括以下步骤。

来自井场的酸化压裂返排废液收集到储池中，该废液的主要水质指标为：ph值为1.8，cod为4800mg/l，氨氮52mg/l，油含量62mg/l，悬浮物6650mg/l，生化需氧量与化学需氧量的比值0.09。

将储池(罐)中的酸化-压裂返排废液以10m³/h的流量打进电化学氧化单元的氧化反应器中进行反应，控制反应时间4h，直流电源4v，电流密度600a/m²。

将得到的氧化液自流进入调节单元的调节设备，在设备前部的软化处理区，采用药剂泵投加20％氢氧化钠水溶液作为软水剂，投加量为80mg/l，处理时间控制在6min；在设备后部的絮凝反应区，采用药剂泵投加1‰的分子量为800万的阳离子聚丙烯酰胺水溶液作为助凝剂，投加量为3mg/l，处理时间控制在6min。

将调节后的絮凝悬浊液采用泥浆泵送入过滤单元，先进入该单元的板框压滤机进行粗过滤，出水再进入2μm的微滤机进行精过滤。板框压滤机产生的泥饼外运处置，精过滤出水进行回注。

处理后的出水ph值6.8，cod为480mg/l，氨氮含量为0mg/l，油含量为2mg/l，悬浮物含量为2mg/l，生化需氧量与化学需氧量的比值为0.33。

以上实施例说明，本发明的酸化压裂返排废液的处理方法和装置处理后的出水主要水质指标满足回注与外排的要求。