一种含聚废液和压裂返排液的处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田、气田、页岩气等油气田难降解废液处理技术领域，尤其涉及一种 含聚废液和压裂返排液的处理方法及装置。
【背景技术】
[0002] 油田难降解废液主要有钻井液、压裂液、含聚废液、洗井液等，其中以压裂液和含 聚污水为例，废液主要特点是粘度较高，水中胶体颗粒稳定性强，自然降解不易；废液中含 油量较高，乳化稳定性强，油水分离不易；属于高C0D、高浊度、高含盐量的"三高废水"。
[0003] 针对这种难降解废液，常规的混凝-沉淀-过滤处理工艺已经很难将其达到回收 及外排标准。为此，研宄者们提出了新的处理方法，如专利CN101993177B公开了一种油 田含聚污水处理方法，该方法为将含聚污水经微生物好氧降解后，进入后级过滤处理；专 利CN103043833A公开了一种用于油田含聚污水处理的电化学方法，该方法包括如下步 骤：将待处理的油田含聚污水进行电絮凝；将经电絮凝之后的含聚污水经油水分离得到水 相；然后将所述水相进行过滤即实现对油田含聚污水的降粘；专利CN103011363B公开 了一种油田含聚污水的处理方法，该方法包括如下步骤：向油田含聚污水中加入嵌段聚醚、 非离子型表面活性剂和乙醇，然后进行混合均匀后即可对油田含聚污水进行除油和净水； 专利CN203513352U公开了一种用于处理聚合物驱含油污水的臭氧气浮装置；专利CN 202542914U公开了一种污水预处理器和污水预处理器装置，包括：水管和超声波振动装 置；专利CN1686851A公开了一种油田污水处理的新方法，该方法以水中的铁为氧化催化 剂和混凝剂，以双氧水为预氧化剂，以活性硅酸系列为助凝剂。但是这些方法也很难满足实 际的生产需要。
[0004] 目前应用较广且处理效果明显方法是药剂配方改革，在处理难降解废液上卓见成 效。虽然有些药剂处理废液时，油水得到了有效分离，有害物质得到了去除，但也产生了安 全问题及副作用，如废液预处理过程中油气田投加常规化学药剂：强酸和双氧水，虽然能明 显降低废液粘度，保证后续混凝、沉淀，通过设备亦可效实现废液净化，但是这两种废液属 于危险化学药剂，尤其是硫酸，不仅对加药者产生不利影响，还易造成安全事故；面对偏远 井口废液的处理，运输不方便；强酸用量控制不严时，易造成设备腐蚀。另外油气田中常使 用的复合配方絮凝剂、助凝剂等药剂能有效的分离废液中的悬浮物、油等，但配置常规分离 器，如核桃壳过滤或石英砂过滤等设备，分离出来有害物质易堵塞填料，造成设备清洗和填 料更换频率增加；当药剂投加量控不当时易造成水体某些离子增加，直接影响了废液二次 回用及回注。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种含聚废液和压裂液的处理方法及装置，该装置简单实 用，加药系统相对安全，能在无填料的情况下高效分离水中油、悬浮物、其他有害物质，确保 废液回收利用。
[0006] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -方面，本发明提供了一种含聚废液和压裂返排液的处理方法，包括以下步骤：
[0008] 1)将含聚废液和压裂返排液进行超声臭氧化处理；
[0009] 2)将超声臭氧化处理后的废液进行催化氧化处理；
[0010] 3)将催化氧化处理后的废液进行混凝、沉淀和过滤处理，得到符合油田水基压裂 液配液标准和回注水标准的液体。
[0011] 步骤1)所述含聚废液和压裂返排液在进行超声臭氧化处理的时间为50min~ 60min，如51min、53min、55min、57min或58min;所述超声臭氧处理使用的仪器分别为超 声波发生器和臭氧发生器；所述超声处理的超声频率为不小于20KHz，如23KHz、25KHz、 28KHz、33KHz、40KHz、60KHz、80KHz或lOOKHz;所述超声波发生器的辐射深度为l-2m;所 述臭氧投加量为1〇1^凡~2〇11^/1，如1211^/1、1411^/1、1611^/1、1811^/1或1911^/1，所述臭 氧与所述含聚废液和压裂返排液的接触时间为30min~35min，如31min、32min、33min或 34min〇
[0012] 超生波发生器产生高频的超声波使含聚废液和压裂返排液中产超声空化现象，加 速了含聚废液和压裂返排液的裂解和自由基的形成，加速含聚废液和压裂返排液与臭氧进 行一系列化学反应，使废液粘度迅速降低，油珠更易与水分离。
[0013] 步骤2)所述催化氧化处理所使用的催化剂为载体活性炭催化剂，所用的仪器为 曝气装置；所述载体活性炭催化剂选自载铜活性炭、载钴活性炭或载钛活性炭中的一种或 至少两种的混合物；所述曝气装置向所述废液中提供氧气，气水比为28~50:1，如30:1、 32:1、35:1、38:1、40:1、42:1、45:1 或 48:1。
[0014] 经过所述步骤2)处理后的含聚废液和压裂返排液其C0D含量为18~30%，如 20%、22%、24%、26%、28% 或 29%。
[0015] 所述载体活性炭催化剂为纳米级材料。活性炭属于多孔隙结构，具有很大的表面 积，在曝气装置提供氧气的吹动下，载体活性炭催化剂不停翻腾、扰动，可迅速将小分子有 机物吸附、截留，并增加了催化剂与有机物的接触时间，进而增加了分解有机物的量，有效 地降低了废液的粘度，使C0D值得到有效控制，经过处理后的C0D去除率为80%左右。
[0016] 步骤3)所述混凝、沉淀和过滤处理为向所述废液投加有机高分子絮凝剂、净水剂 和助凝剂；所述有机高分子絮凝剂选自胺甲基化聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化胺、高 分子聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与甲基丙烯酸二甲氨乙酯共聚物、部分水解聚丙稀酰胺、聚丙烯 酸钠或两性离子高分子絮凝剂中的一种或至少两种的混合物；所述净水剂为所述净水剂为 纳米结构，选自0TC-A和/或0TC-B;所述助凝剂选自膨润土、海藻酸钠、聚丙稀酰胺、阳离 子型聚丙稀酰胺或阴离子型聚丙稀酰胺中的一种或至少两种的混合物；所述有机高分子絮 凝剂的投加量为 60 ~80mg/L，如 62mg/L、64mg/L、66mg/L、68mg/L、70mg/L、72mg/L、74mg/ L、76mg/L或 78mg/L，净水剂的投加量为 50 ~80mg/L，如 55mg/L、60mg/L、65mg/L、70mg/L、 74mg/L、76mg/L或 78mg/L，助凝剂投加量为 0? 5 ~lmg/L，如 0? 6mg/L、0. 7mg/L、0. 8mg/L或 0. 9mg/L〇
[0017] 所述有机高分子絮凝剂、净水剂和助凝剂各具特点。净水剂优选为采用纳米结构 材料，扩散和分散性强，比重适中，吸附及电中和效果好，能取代常规的混凝剂和絮凝剂两 种药剂，降低常规的水处理成本；絮凝剂优选为胺甲基化聚丙烯酰胺，熟化后溶液自带带胶 体电荷，对水中的悬浮物有极强的吸附和电中和性；助凝剂优选为改性聚丙烯酰胺，其具有 强烈的架桥作用，将细小分散的絮体变成密而大的矾花，进而提高泥水分离效果。
[0018] 与催化氧化剂充分反应后的含聚废液和压裂返排液经过混凝、沉淀和过滤处理， 油、悬浮物等有害物质实现固液分离，处理后的含聚废液和压裂返排液能够达到油田水基 压裂液配液标准和回注水标准。
[0019] 另一方面，本发明提供了一种利用如上所述方法处理含聚废液和压裂返排液的装 置，由超声臭氧化单元、催化氧化单元、加药单元和混凝-沉淀-过滤单元依次连接组成。
[0020] 所述超声臭氧化单元主要由超声波发生器、臭氧发生器和污水反应池组成，所述 超声波发生器置于污水反应池外部，所述臭氧发生器置于所述污水反应池底部。
[0021] 所述催化氧化单元主要由多介质活性炭装置和曝气装置组成，所述多介质活性炭 装置中固定有载体活性炭催化剂，所述曝气装置置于所述多介质活性炭装置底部。所述 多介质活性炭装置中部固定有网，所述网距离曝气装置100mm~200mm，如110mm、120mm、 130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm或190mm，所述载体活性炭催化剂置于网上，所述 载体活性炭催化剂的填充度为所述多介质活性炭装置的60%~70%，如62%、64%、65%、 66%、67%或69%，所述曝气装置的曝气头固定在所述网的下部。
[0022] 所述混凝-沉淀-过滤单元主要由混凝-过滤-沉淀一体化装置组成。所述混 凝-过滤-沉淀一体化装置采用的是专利CN200720169462. 19中公开的含油污水净化装 置。
[0023] 所述加药单元主要由加药装置和管道混合器组成。所述加药装置在所述含聚废液 和压裂返排液进入混凝-过滤-沉淀一体化装置前向其中投加有机高分子絮凝剂、净水剂 和助凝剂。
[0024] 加药后的含聚废液和压裂返排液由罐体底部进入混凝-过滤-沉淀一体化装置 后，会形成悬浮污泥层。依据Stokes定律和同向凝聚理论，由于混凝-过滤-沉淀一体化 装置中组件的特殊构造，水流方向发生很大的变化，造成较强烈的紊动。这时含聚废液和压 裂返排液中的剩余的悬浮颗粒正处于前期混合反应阶段，紊动对混合反应有益，随着后续 絮凝不断进行，悬浮颗粒越来越大。悬浮