一种页岩气压裂返排液处理方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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】
[0005]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:
[0006]—种页岩气压裂返排液处理方法，包括以下步骤:
[0007]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;
[0008]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% ；
[0009]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C0D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；
[0010]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。
[0011]在本发明的一种优选的实施方式中，所述填料的比表面积2l.lm2/g，空隙率265%，物理强度 2 1000kg/cm2o
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]在本发明的一种优选的实施方式中，所述氧化剂为选自臭氧、过氧化氢、次氯酸钠和过硫酸盐中的四种;基于所述氧化剂的总质量，所述臭氧、所述过氧化氢、所述次氯酸钠和所述过硫酸盐的质量比为4?10:20?40:4?12:5?15。
[0017]在本发明的一种优选的实施方式中，将第二出泥与第一出泥合并，向其中加入阳离子聚丙烯酰胺，搅拌混匀后，再进行过滤，收集滤液和沉淀;所述阳离子聚丙烯酰胺在合并后的第二出泥和第一出泥中的投加量为1?5mg/L。
[0018]在本发明的一种更为优选的实施方式中，将第二出泥中的剩余部分与第一出泥合并，向其中加入阳离子聚丙烯酰胺，搅拌混匀后，再进行过滤，收集滤液和沉淀;所述阳离子聚丙烯酰胺在合并后的第二出泥中的剩余部分和第一出泥中的投加量为1?5mg/L。
[0019]在本发明的一种优选的实施方式中，所述第一次搅拌处理为以100?300转/分的转速搅拌1?3分钟;所述第二次搅拌处理为以100?300转/分的转速搅拌1?3分钟，之后又以30?100转/分的转速搅拌10?30分钟;所述第三次搅拌处理为以100?300转/分的转速搅拌1?3分钟，之后又以30?100转/分的转速搅拌10?30分钟。
[0020]本发明实施例公开的一种页岩气压裂返排液处理方法，只需要4个处理单元，工艺流程简单，操作方便。并且，经过本发明的方法处理的页岩气压裂返排液也可循环再利用，也可经过进一步处理后达标排放，固体废弃物还能用于铺路，实现了对页岩气压裂返排液的最大资源化利用。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为一种页岩气压裂返排液处理方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]参见图1，本发明的技术方案:一种页岩气压裂返排液处理方法，包括以下步骤:
[0025]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;
[0026]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% ；
[0027]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C0D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；
[0028]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。
[0029]需要说明的是，溶气气浮处理为本领域治理废水的常规技术手段，可以将出气的