一种压裂返排液的回收再利用的方法技术

一种压裂返排液的回收再利用的方法，包括：i)对经过自然沉降后的压裂返排液进行气浮处理得到第一处理液，以去除所述压裂返排液中大部分悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；ii)在第一处理液中加入絮凝剂以进行化学絮凝处理，然后再经沉淀和过滤处理得到第二处理液，以进一步去除第一处理液中的悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；iii)在第二处理液中溶解碱性物质，然后进行电絮凝处理得到第三处理液，以去除第二处理液中的溶解性有机物和金属离子；iv)对所述第三处理液进行微滤处理，并对微滤处理后的产物进行中和处理得到最终产物配水液，所述配水液能够用于配置压裂液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，可应用于利用水力压裂技术开采页岩气的返排液的回收再利用。
技术介绍
非常规天然气资源量在天然气总量的比重越来越高，随着水平钻探技术、水力压裂技术的发展，页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，已成为全球油气资源开发的新亮点。2012年，中国也正式拉开了页岩气开发的大幕。利用水力压裂技术开采页岩气不仅要消耗大量的水，还要排放大量的高浓度废水，探索研究开采过程中产生的废水的处理回用技术，对我国页岩气开采的发展有着重要意义。目前，针对压裂返排液已开发了一些简单的处理方法，但都达不到回收再利用的程度，这里所指的回收再利用是指再次作为压裂液的配制水配制压裂液，性能仍能满足要求。有研究将压裂返排液进行絮凝后用作油田回注水，还有研究利用生物和物化相结合的方法进行处理也作为油田回注水使用。但对于页岩气压裂返排液，由于地理条件的限制，不可能经过处理后再拉到油田进行回注使用，第一步进行无害化处理，更进一步就是回用作为压裂液的配水。但要达到压裂液的性能要求，就要对配水有一定的要求。但压裂返排液具有油高、COD高、盐高、硬度高等特点，这些都会影响压裂液的性能。所述COD为化学需氧量，其是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。鉴于上述问题，开发出简便、有效、快速的处理工艺，处理后水质能够达到配制压裂液的要求，可以将废水就地利用，达到环境和经济的双重效益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简便、有效、快速的处理方法，用以处理利用压裂技术开采页岩气的返排液，有效去除其中的油、C0D、硬度等，使处理后废水能够达到压裂液配制用水的要求，达到节水、减排的目的，实现环境和经济的双重效益。本专利技术提供了一种处理页岩气开采的压裂返排液，处理后能够达到压裂液配制用水的要求。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案:本专利技术提供了一种压裂返排液的回收再利用方法，包括:i)对经过自然沉降后的压裂返排液进行气浮处理得到第一处理液，以去除所述压裂返排液中大部分悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；ii)在第一处理液中加入絮凝剂以进行化学絮凝处理，然后再经沉淀和过滤处理得到第二处理液，以进一步去除第一处理液中的悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；iii)在第二处理液中溶解碱性物质，然后进行电絮凝处理得到第三处理液，以去除第二处理液中的溶解性有机物和金属离子；iv)对所述第三处理液进行微滤处理，并对微滤处理后的产物进行中和处理得到最终产物配水液，所述配水液能够用于配置压裂液。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述气浮处理包括在所述压裂反排中也加入絮凝剂。气浮的同时加入絮凝剂对所述压裂返排液进行絮凝处理，加强了气浮处理的效果。页岩气返排液中通常油含量较高，油的存在影响返排液的重复利用，利用气浮处理返排液，油可以得到有效的去除，同时也可去除水中的悬浮性物质，进一步去除对返排液回用造成影响的物质。在本专利技术的进一步的优选实施方式中，所述絮凝剂选自聚合氯化铝(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铁(PFS)中的至少一种。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述聚合氯化铝的添加量为待处理液的0.03-1重量％，聚丙烯酰胺的添加量为待处理液的0.0002-0.001重量％,聚合氯化铁的添加量为待处理液的0.03-1重量％。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述碱性物质选自碱金属的氢氧化物中的至少一种，优选氢氧化钠。在本专利技术的一个优选实施方式中，当水的的碱度以碳酸钙计小于100mg/L时，且水中钡、锶含量高于5mg/L时，需投加一定量的以Na2CO3为主的碱性物质。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述碱性物质的加入量为能够将所述第二处理液的PH值调节至10-12的量。在此范围可有效去除第二处理液中的高价金属离子，降低高价金属离子对压裂液性能的影响，达到回用配液的目的。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述电絮凝处理使用多组正负电极，可根据实际需求进行任意设定，优选5组正负电极，所述正电极的选自用铁、铝或石墨电极。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述电絮凝处理中的电压为2-150V。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述电絮凝处理中的每组正负极之间的间距为1-1OOcm0在本专利技术的一个优选实施方式中，所述微滤采用管式或袋式微滤膜进行，所述微滤膜的膜孔径优选50-200nm。所述微滤的作用在于出去所述处理液中的大分子颗粒，以保证最终产物中的悬浮物小于5mg/L，浊度为0.1NTU以下。直接进入管(袋)式微滤系统，电絮凝反应中产生的絮体及水中绝大部分悬浮物都被管(袋)式微滤膜截流，得到了有效地去除；由于出水pH较高，再经过中和处理，将pH调至6-9，即得到处理后的配液水。具体来说，可以将在收集池中经过自然沉降后的压裂返排液首先进入溶气气浮装置进行处理，主要去除返排液中大部分悬浮性油、有机物和悬浮物等，在气浮处理过程中投加聚合氯化铝(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铁(PFS)等阳离子型絮凝剂中的一种或几种，其具体用量如下:按照质量百分比计量，PAC的添加量为待处理液的0.03-1重量％，PAM的添加量为待处理液的0.0002-0.001重量％，PFS的添加量为待处理液的0.03-1重量％。经过气浮处理后，压裂返排液中油的去除率大于90%，COD去除率为50-80%，浊度去除率大于80%。气浮后出水再经过化学絮凝处理，目的是为了进一步去除经过气浮处理后的返排液中剩余的悬浮性油、有机物和悬浮物等，其中所投加药剂为聚合氯化铝(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铁(PFS)等阳离子型絮凝剂中的一种或几种，其具体用量如下:按照质量百分比计量，PAC的添加量为待处理液的0.03-1重量％，PAM的添加量为待处理液的0.0002-0.001重量％，PFS的添加量为待处理液的0.03-1重量％。絮凝处理后，再经过沉淀过滤后压裂返排液中油的去除率大于90%，COD去除率在20-40%，浊度小于5NTU。沉淀池上升流速小于1.5m/ho化学絮凝处理后出水，再进行电絮凝反应，目的是为了去除部分溶解性有机物和高价金属离子等，电絮凝正极可选用铁或铝或石墨电极，前两种为消耗电极，后一种为不消耗电极，电压为2-150V，极板组的间距为lO-lOOcm，即每组正负极之间的距离，电絮凝设备可选用1-5组电极。絮凝反应槽中投加以氢氧化钠为主要成分的碱性物质，pH调节至10-12。反应时间为30-60min。电絮凝出水，不经沉淀直接进入管式微滤系统。管(袋)式微滤膜采用死端过滤，膜孔径可选用50nm-200nm，可保证悬浮物小于5mg/L，浊度小于0.1NTU0主要运行过程包括排气、过滤、泄压、反冲、沉降、排渣过程。过滤通量大于300L/m2 *h，过滤压力不大于0.1MPa0过滤后COD去除率为30-40%，高价金属离子的去除率大于60%。出水选用酸(硫酸或盐酸)进行PH回调，调节pH值至6-9，即得到处理后的配液水。本专利技术的技术特征如下:本专利技术主要用来处理利用水力压裂技术开采页岩气的返排液，处理后可回收再利用。本专利技术首次选用“气浮-化学絮凝-电絮凝-微滤”的工艺流程处理压裂返排液。本专利技术中气浮的所投加药剂为聚合氯化铝(PAC)，聚丙烯酰胺(PAM)，聚合氯化铁(PF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂返排液的回收再利用的方法，包括：i)对经过自然沉降后的压裂返排液进行气浮处理得到第一处理液，以去除所述压裂返排液中大部分悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；ii)在第一处理液中加入絮凝剂以进行化学絮凝处理，然后再经沉淀和过滤处理得到第二处理液，以进一步去除第一处理液中的悬浮性油污、不溶性有机物和悬浮固体颗粒物；iii)在第二处理液中溶解碱性物质，然后进行电絮凝处理得到第三处理液，以去除第二处理液中的溶解性有机物和金属离子；iv)对所述第三处理液进行微滤处理，并对微滤处理后的产物进行中和处理得到最终产物配水液，所述配水液能够用于配置压裂液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵辉，龚小芝，刘正，童健崑，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11