一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法技術

本發明專利技術公開了一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法，屬于廢水處理技術領域。該方法包括以下步驟：隔油預處理，一級絮凝沉淀，氣浮，鐵碳微電解，一級高級氧化，二級絮凝沉淀，蒸發除鹽，生化處理系統，三級絮凝沉淀，二級高級氧化，污泥脫水機系統；本申請采用過硫酸鹽高級氧化與生化法的耦合作用、鐵碳微電解與過硫酸鹽高級氧化的協同作用處理高濃度有機物，采用蒸發結晶處理高鹽污染物，有效地解決了天然氣壓裂返排液的高油高鹽污染物的去除問題，且污泥量和能耗較現有處理方法低，操作方便，耐沖擊負荷強，具有顯著的經濟價值和環境價值，對促進天然氣新能源發展，保護當地生態環境，加強水資源的再利用，減污降碳等方面具有重大意義。面具有重大意義。面具有重大意義。

【技術實現步驟摘要】
5084
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2021等(最大值COD≤200mg/L,BOD5≤150mg/L,SS≤200mg/L,TDS≤2000mg/L，氯化物≤350mg/L，砷≤0.05mg/L，凱氏氮≤30mg/L)。這些標準中對COD、TDS、氯離子、氨氮、石油、砷和懸浮物等有要求，因此需要考慮這些污染物的去除措施。
[0007]壓裂返排液的TDS高達40000～80000mg/L，出水要達到TDS≤2000mg/L，氯化物≤250mg/L，因此需要進行除鹽措施。目前除鹽的措施主要有MVR蒸發和RO膜過濾，但高濃度的COD會導致MVR蒸發濃縮液粘稠，影響傳熱性能和鹽的結晶分離，且容易污染和堵塞RO膜，所以在除鹽之前需要降低COD。
[0008]壓裂返排液的COD濃度高達20000mg/L，主要是內含的石油烴有機物所貢獻，所以隔油、氣浮的措施非常必要。經隔油后剩余的COD仍然在7000～8000mg/L，顏色為乳白色，氣味大，說明膠體懸浮物質較多，因此絮凝沉淀措施非常必要；絮凝沉淀后溶液變透明，但COD濃度仍然在2000～3000mg/L，說明溶解性COD仍然很高。目前溶解性COD處理方法主要有高級氧化法、生化法和吸附法等。但該壓裂返排液中含有高濃度的鹽和生化性差的大分子烷烴有機物，不適宜直接生化，且COD濃度高，也不適宜直接吸附，所以高級氧化法在該廢水的處理中優勢比較大。
[0009]目前常用的高級氧化法有芬頓氧化，臭氧催化氧化，電催化，濕式氧化等。然而芬頓氧化亞鐵對羥基自由基的猝滅作用，使得COD去除率僅在50％左右，效率不高，且需反復投加酸堿，投加大量的藥劑，增加廢水含鹽量，并產生大量的污泥(污泥體積比在40％
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50％)；臭氧催化氧化和電催化的污泥產量雖少，但是設備投資大，耗電量大；濕式氧化需要在高溫高壓的條件下反應，操作條件要求高，耗電量大。因此，找出一種操作方便，效率高，耗電量小，固廢產量低的高級氧化方法來去除廢水中的高濃度COD非常必要。
[0010]除此之外，廢水中還含有少量的砷、氨氮以及揮發性有機物，因此廢水除砷措施、冷凝液除COD和氨氮的措施也需要考慮；天然氣壓裂返排液水質變化很大，不同地方不同時期壓裂反排液的含鹽量和有機物等污染物濃度不同，還需要考慮針對不同水質保證出水穩定達標的措施。
[0011]因此，針對以上技術問題，亟需一種能夠有效解決壓裂返排液污染物排放問題的同時，既可以減少固廢的產生量，又可以降低能耗、簡化操作條件的高油高鹽天然氣壓裂返排液的處理方法。

技術實現思路

[0012]為解決以上技術問題，針對高油高鹽的天然氣壓裂返排液，本專利技術的目的在于提供一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法，在有效解決該廢水污染物排放問題的同時，減少污泥和結晶鹽等固廢的產生量，降低能耗，簡化操作條件，適應不同的變化水質，保證高油高鹽的天然氣壓裂返排液穩定達標排放。
[0013]為實現上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：
[0014](1)隔油預處理：將高油高鹽天然氣壓裂返排液進行油水分離，得到石油和廢水；
[0015](2)一級絮凝沉淀：將步驟(1)的廢水的pH值調節至8～9，再投加PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
[0016](3)氣浮：將步驟(2)的上清液中的浮油進行去除，得到高油乳液和廢水；
[0017](4)鐵碳微電解：對步驟(3)的廢水加鹽酸調節pH值至3，進行鐵碳微電解反應，并
判斷鐵碳微電解反應后COD是否大于2000mg/L；
[0018]COD≤2000mg/L時，則采用空氣管曝氣攪拌，自動調節廢水pH值為8～9，得到含有Fe
3+
的廢水；COD＞2000mg/L時，則采用內回流泵攪拌，得到含有Fe
2+
的廢水；
[0019](5)一級高級氧化：如果步驟(4)采用內回流泵攪拌，則向含有Fe
2+
的廢水中投加過硫酸鹽，進行氧化反應，得到含有Fe
3+
的廢水；如果步驟(4)采用空氣曝氣攪拌，則步驟(5)不投加藥劑，僅作為過流單元；
[0020](6)二級絮凝沉淀：向步驟(4)或步驟(5)中含有Fe
3+
的廢水投加碳酸鈉、PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
[0021](7)蒸發除鹽：根據氣井實際工程需要，判斷濃縮液是否需要回注到氣井，如需要回注，上清液則進行濃縮，得到濃縮液和冷凝液；如不需要回注，則進行濃縮結晶，得到結晶鹽和冷凝液；
[0022](8)AO生化處理：將步驟(7)的冷凝液進行AO生化處理，得到生化處理后的冷凝液和活性污泥；
[0023](9)三級絮凝沉淀：向步驟(8)中生化處理后的冷凝液中投加PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；
[0024](10)二級高級氧化：根據不同地區的要求，判斷步驟(9)的上清液COD濃度是否達到以下排放標準：《污水綜合排放標準》GB16297
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1996的一級標準，COD≤60mg/L；《地表水環境質量標準》GB3838
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2002的Ⅲ標準，COD≤20mg/L；《農田灌溉標準》GB 5084
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2021等，最大值COD≤200mg/L；
[0025]COD達標時，進行排放；COD不達標時，則向上清液中投加活性炭顆粒和過硫酸鹽進行吸附和氧化反應，待COD穩定達標后進行排放。
[0026]進一步地：所述步驟還包括(11)污泥脫水：將步驟(2)、步驟(6)、步驟(8)和步驟(9)得到的污泥排入脫水系統進行脫水，得到濾液和濾餅，濾液回注到一級絮凝沉淀單元中繼續處理。
[0027]進一步地：步驟(1)中，在隔油池單元，通過隔油器將油水進行分離，得到的石油進行回收，且高油高鹽天然氣壓裂返排液中石油的體積比含量最高為8％。
[0028]進一步地：步驟(2)中，在一級絮凝沉淀單元，向廢水中投加氫氧化鈉，調節廢水的pH值至8～9，PAC的投加量為1000～1500
㎎
/L，PAM投加量為2～5
㎎
/L，并利用廢水中產生的氫氧化鈣作為助凝劑，提高絮凝效果。
[0029]將pH值調至8～9后，廢水中的HCO3?
與OH
?
中和產生CO
32
?
，CO
32
?
再與廢水中的Ca
2+
產生CaCO3沉淀，同時OH
?
與廢水中的Ca
2+
產生Ca(OH)2沉淀，在去除廢水中鈣、鎂等可沉淀離子的同時，產生的氫氧化鈣沉淀也可以作為助凝劑，加快沉淀效果，并且在堿性環境下，PAC和PAM的沉淀效果更好。
[0030]進一步地：步驟(3)中，在氣浮單元，采用溶氣氣浮法將上清液中的剩余浮油和懸浮物帶上水面并去除，得到高油乳液和廢水，高油乳液進行回收。
[0031]進一步本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法,其特征在于，包括如下步驟：(1)隔油預處理：將高油高鹽天然氣壓裂返排液進行油水分離，得到石油和廢水；(2)一級絮凝沉淀：將步驟(1)的廢水的pH值調節至8～9，再投加PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；(3)氣浮：將步驟(2)的上清液中的浮油進行去除，得到高油乳液和廢水；(4)鐵碳微電解：對步驟(3)的廢水加鹽酸調節pH值至3，進行鐵碳微電解反應，并判斷鐵碳微電解反應后COD是否大于2000mg/L；COD≤2000mg/L時，則采用空氣管曝氣攪拌，自動調節廢水pH值為8～9，得到含有Fe
3+
的廢水；COD＞2000mg/L時，則采用內回流泵攪拌，得到含有Fe
2+
的廢水；(5)一級高級氧化：如果步驟(4)采用內回流泵攪拌，則向含有Fe
2+
的廢水中投加過硫酸鹽，進行氧化反應，得到含有Fe
3+
的廢水；如果步驟(4)采用空氣曝氣攪拌，則步驟(5)不投加藥劑，僅作為過流單元；(6)二級絮凝沉淀：向步驟(4)或步驟(5)中含有Fe
3+
的廢水投加碳酸鈉、PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；(7)蒸發除鹽：根據氣井實際工程需要，判斷濃縮液是否需要回注到氣井，如需要回注，上清液則進行濃縮，得到濃縮液和冷凝液；如不需要回注，則進行濃縮結晶，得到結晶鹽和冷凝液；(8)AO生化處理：將步驟(7)的冷凝液進行AO生化處理，得到生化處理后的冷凝液和活性污泥；(9)三級絮凝沉淀：向步驟(8)中生化處理后的冷凝液中投加PAC和PAM，進行絮凝沉淀，得到上清液和沉淀污泥；(10)二級高級氧化：根據不同地區的要求，判斷步驟(9)的上清液COD濃度是否達到排放標準；COD達標時，進行排放；COD不達標時，則向上清液中投加活性炭顆粒和過硫酸鹽進行吸附和氧化反應，待COD穩定達標后進行排放。2.根據權利要求1所述的一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法，其特征在于，所述步驟還包括(11)污泥脫水：將步驟(2)、步驟(6)、步驟(8)和步驟(9)得到的污泥排入脫水系統進行脫水，得到濾液和濾餅，濾液回注到一級絮凝沉淀單元中繼續處理。3.根據權利要求1所述的一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法，其特征在于，步驟(1)中，在隔油池單元，通過隔油器將油水進行分離，得到的石油進行回收，且高油高鹽天然氣壓裂返排液中石油的體積比含量最高為8％；步驟(2)中，在一級絮凝沉淀單元，向廢水中投加氫氧化鈉，調節廢水的pH值至8～9，PAC的投加量為1000～1500
㎎
/L，PAM投加量為2～5
㎎
/L，并利用廢水中產生的氫氧化鈣作為助凝劑，提高絮凝效果；步驟(3)中，在氣浮單元，采用溶氣氣浮法將上清液中的剩余浮油和懸浮物帶上水面并去除，得到高油乳液和廢水，高油乳液進行回收。4.根據權利要求1所述的一種高油高鹽的天然氣壓裂返排液的處理方法，其特征在于，步驟(4)中，在鐵碳微電解單元，鐵碳微電解的反應pH值為3，反應時間為2～4h，所述鐵碳微電解反應器的填料為鐵碳，由氧化鐵、石墨粉和催化劑熔融而成，其含鐵量為75％，含碳量為10～15％，催化劑含量為10
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15％，堆積密度為1.2～1.4
㎏
/m3，孔隙率為50～70％，填料強度≥600
㎏
f/cm；鐵碳微電解反應后COD≤2000mg/L時，鐵碳微電解反...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊紅梅，肖德龍，何天智，曾文懿，劉同遠，
申請(專利權)人：四川恒泰環境技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：