一種頁巖氣壓裂返排液處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業廢水處理領域，特別涉及一種頁巖氣壓裂返排液處理方法。
【背景技術】
[0002]頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料。頁巖氣主要用于居民燃氣、城市供熱、發電、汽車燃料和化工生產等，用途廣泛。
[0003]由于頁巖氣是被束縛在致密的、幾乎沒有孔隙和裂縫的頁巖或泥巖里，在對其進行開采時必須人工壓裂地層，形成長裂縫，并把裂縫支撐住形成通道，讓氣體保持壓力并源源不斷地流入井筒。這種水力壓裂技術配置水基壓裂液時需要消耗大量的水資源。壓裂結束后，壓裂液會隨頁巖氣返排，經過氣液分離后，產生的壓裂返排液被臨時集中儲存在井場的廢液池中。壓裂返排液組分很復雜，含有大量的稠化劑或膠凝劑、殺菌劑、阻垢劑、潤滑劑、降阻劑和表面活性劑等化學添加劑以及大量的廢酸和無機鹽類。這些化學添加劑中含有多種有毒性的難于生物降解的高分子有機物，有些還含有鉻、鎘等重金屬物質，若不及時處理或處置不當，不但會造成水資源的浪費，而且會造成施工區地表水的污染、甚至會破壞生態環境。因此，需要對壓裂返排液進行即時處理。
[0004]中國發明專利CN102786186A公開了一種頁巖氣壓裂返排廢液處理方法，包括混凝、微電解、芬頓復合過硫酸鹽催化氧化、絮凝沉淀、水解酸化、生化、吸附過濾等7個單元，處理過程復雜，操作繁瑣。
【發明內容】
[0005]本發明實施例公開了一種頁巖氣壓裂返排液處理方法，用于解決現有技術中頁巖氣壓裂返排液的處理過程復雜，操作繁瑣的問題。技術方案如下:
[0006]—種頁巖氣壓裂返排液處理方法，包括以下步驟:
[0007]1)、將頁巖氣壓裂返排液的pH值調至5?10后對其進行溶氣氣浮處理，并向其中投加無機混凝劑，進行第一次攪拌處理，再投加第一有機絮凝劑和相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺，進行第二次攪拌處理，最后靜置沉淀，收集第一出水和第一出泥;所述無機混凝劑、第一有機絮凝劑和相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺在頁巖氣壓裂返排液中的投加量分別為300?3000mg/L、3?30mg/L和2?20mg/L;
[0008]2)、將第一出水的pH值調至2?5后，將其送入催化氧化反應器中進行催化氧化反應，并同時實施曝氣處理，反應時間為30?150min，得到第二出水;所述反應器中裝填為鐵碳或鐵銅碳填料;基于所述填料的總質量，鐵的質量分數為40%?85%，銅的質量分數為0%?10%，碳的質量分數為10%?50% ；
[0009]3)、向步驟2)的第二出水中加入氧化劑，其投加量為第二出水中C0D質量的1至1.5倍，反應10?60min后，調其pH值為8?10.5后，投加第二有機絮凝劑或相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺，其投加量為每升第二出水中投加2?20mg，進行第三次攪拌處理，再靜止沉淀，收集第三出水和第二出泥;第三出水用于循環利用配置壓裂液；
[0010]4)、將第二出泥與第一出泥合并，再進行過濾處理，收集濾液和沉淀;濾液返回步驟1)進行溶氣氣浮處理;沉淀中加入固化劑進行固化/穩定化處理;所述固化劑與沉淀的質量比為0.2:1?0.6:1;所述固化劑包括石灰、水泥和粉煤灰;所述固化劑中石灰、水泥和粉煤灰的質量比為1:0.6:1?1:1.5:6。
[0011]在本發明的一種優選的實施方式中，所述填料的比表面積2l.lm2/g，空隙率265%，物理強度 2 1000kg/cm2o
[0012]在本發明的一種優選的實施方式中，在步驟3)中，將第二出泥中的一部分返回步驟2)作為填料回用，將第二出泥中的剩余部分與第一出泥合并，再進行過濾，收集濾液和沉淀。
[0013]在本發明的一種優選的實施方式中，所述無機混凝劑為聚合氯化鋁、聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁鐵、聚合硫酸鋁和硫酸鋁中的至少一種;所述第一有機絮凝劑和所述第二有機絮凝劑為陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺和部分水解聚丙烯酰胺中的至少一種，并且所述第一有機絮凝劑和所述第二有機絮凝劑是相同的或不同的。
[0014]在本發明的一種優選的實施方式中，所述氧化劑為臭氧、過氧化氫、次氯酸鈉和過硫酸鹽中的至少一種。
[0015]在本發明的一種更為優選的實施方式中，在氧化劑為過硫酸鹽的情況下，所述過硫酸鹽為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的三種;所述過硫酸銨、所述過硫酸鈉和所述過硫酸鉀的質量比為0.5?1:0.5?1:0.5?1。
[0016]在本發明的一種優選的實施方式中，所述氧化劑為選自臭氧、過氧化氫、次氯酸鈉和過硫酸鹽中的四種;基于所述氧化劑的總質量，所述臭氧、所述過氧化氫、所述次氯酸鈉和所述過硫酸鹽的質量比為4?10:20?40:4?12:5?15。
[0017]在本發明的一種優選的實施方式中，將第二出泥與第一出泥合并，向其中加入陽離子聚丙烯酰胺，攪拌混勻后，再進行過濾，收集濾液和沉淀;所述陽離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為1?5mg/L。
[0018]在本發明的一種更為優選的實施方式中，將第二出泥中的剩余部分與第一出泥合并，向其中加入陽離子聚丙烯酰胺，攪拌混勻后，再進行過濾，收集濾液和沉淀;所述陽離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為1?5mg/L。
[0019]在本發明的一種優選的實施方式中，所述第一次攪拌處理為以100?300轉/分的轉速攪拌1?3分鐘;所述第二次攪拌處理為以100?300轉/分的轉速攪拌1?3分鐘，之后又以30?100轉/分的轉速攪拌10?30分鐘;所述第三次攪拌處理為以100?300轉/分的轉速攪拌1?3分鐘，之后又以30?100轉/分的轉速攪拌10?30分鐘。
[0020]本發明實施例公開的一種頁巖氣壓裂返排液處理方法，只需要4個處理單元，工藝流程簡單，操作方便。并且，經過本發明的方法處理的頁巖氣壓裂返排液也可循環再利用，也可經過進一步處理后達標排放，固體廢棄物還能用于鋪路，實現了對頁巖氣壓裂返排液的最大資源化利用。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為一種頁巖氣壓裂返排液處理方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]參見圖1，本發明的技術方案:一種頁巖氣壓裂返排液處理方法，包括以下步驟:
[0025]1)、將頁巖氣壓裂返排液的pH值調至5?10后對其進行溶氣氣浮處理，并向其中投加無機混凝劑，進行第一次攪拌處理，再投加第一有機絮凝劑和相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺，進行第二次攪拌處理，最后靜置沉淀，收集第一出水和第一出泥;所述無機混凝劑、第一有機絮凝劑和相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺在頁巖氣壓裂返排液中的投加量分別為300?3000mg/L、3?30mg/L和2?20mg/L;
[0026]2)、將第一出水的pH值調至2?5后，將其送入催化氧化反應器中進行催化氧化反應，并同時實施曝氣處理，反應時間為30?150min，得到第二出水;所述反應器中裝填為鐵碳或鐵銅碳填料;基于所述填料的總質量，鐵的質量分數為40%?85%，銅的質量分數為0%?10%，碳的質量分數為10%?50% ；
[0027]3)、向步驟2)的第二出水中加入氧化劑，其投加量為第二出水中C0D質量的1至1.5倍，反應10?60min后，調其pH值為8?10.5后，投加第二有機絮凝劑或相對分子質量為1000萬?2000萬道爾頓的聚丙烯酰胺，其投加量為每升第二出水中投加2?20mg，進行第三次攪拌處理，再靜止沉淀，收集第三出水和第二出泥;第三出水用于循環利用配置壓裂液；
[0028]4)、將第二出泥與第一出泥合并，再進行過濾處理，收集濾液和沉淀;濾液返回步驟1)進行溶氣氣浮處理;沉淀中加入固化劑進行固化/穩定化處理;所述固化劑與沉淀的質量比為0.2:1?0.6:1;所述固化劑包括石灰、水泥和粉煤灰;所述固化劑中石灰、水泥和粉煤灰的質量比為1:0.6:1?1:1.5:6。
[0029]需要說明的是，溶氣氣浮處理為本領域治理廢水的常規技術手段，可以將出氣的