一种页岩气采出水的综合处理方法技术

本发明专利技术公开了一种页岩气采出水的综合处理方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：(1)将页岩气采出水的pH值调至2.5‑5；(2)将调整pH值后的物料与催化剂和氧化剂在微波照射下接触，进行微波催化氧化反应，(3)将微波催化氧化后的物料的pH值调节至7.5‑12，得到悬浮液；(4)将悬浮液进行固液分离，得到清液和固形物；(5)将得到的清液进行微波减压处理；将固形物及微波减压处理后剩余的残渣进行无害化处置。通过上述技术方案，本发明专利技术能高效处理页岩气采出水，采出水经处理后其中的氯离子与其他杂质含量大幅度减少，能适应达标排放或回收利用，且处理过程简单、有效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及废水处理领域，具体地，涉及一种页岩气开采过程中带出的地层采出水的处理方法。
技术介绍
页岩气是一种非常规天然气资源，赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式。其近几年，由于美国页岩气勘探开发技术突破，产量快速增长，对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响，世界主要油气资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。作为全球页岩气储量第一大国，中国无疑是全球页岩气革命的下一个主战场。与此同时，页岩气开发带来的环境问题特别是水污染问题也引起了世界各国的高度关注。页岩气勘探开发过程主要产生三种类型的废水，一是钻井废水、二是压裂返排液、三是地层采出水。目前国内外主要关注钻井废水和压裂返排液的处理和循环使用技术，而对的采出水的处理研究较少。页岩气的采出水中含有大量矿物质，加上采输过程中通常需要加入缓蚀剂、泡排剂、阻垢剂等化学助剂，因此，采出水具有水质复杂、无机盐(以氯化物为主)和有机组分含量高等特点，属于难降解高浓度含盐废水，若不经妥善处理会造成严重的环境污染。目前对页岩气采出水的处理方式主要有三种：一是回注，将采出水回注于合适的地层加以封存；二是通过废水处理装置处理达标后排放；三是就地处理后回收利用。其中，常用的为第一种处理方式—回注，但是回注处理方式有一定局限性，不是所有地区的页岩气采出水均适合用该方法处理，如中国页岩气的主产区四川盆地，由于地层致密和水文地质条件复杂，采出水的
回注受到极大限制。而对第二种及第三种处理方式的相关研究及应用则尚处于起步阶段。CN103304104A公开了一种对天然气水预处理时对气田内的污水进行了分流处理的方法，其中该方法工艺过程较复杂，先进行斜板隔油，然后进行混凝沉淀，最后进行气浮和加压过滤处理，处理过程涉及众多设备，且蒸发处理工艺采用的是四效蒸发处理器，存在装置庞大、耗能高、热损失大、难以随开随停等缺点，主要适宜于大规模废水的蒸发处理，不适于单井小水量废水处理。CN 1579968A公开了一种“混凝+气浮+厌氧+好氧+两级曝气生物滤池”处理工艺，但是该工艺只能处理氯化物含量较低的废水，对于氯化物在10000mg/L以上的页岩气产出水不适宜，因为高氯废水生物难以存活，并且该工艺存在装置众多、处理速度慢等缺点。另外，由于页岩气的埋藏条件与常规天然气不同，主要沉积在密闭性较好的页岩气底部，因此，页岩气采出水的组成、性质也与常规天然气有所不同，在处理页岩气开采过程产生的地层采出水时也应选择相对应的有效方法。因而迫切需要一种能快速有效处理页岩气采出水的综合处理技术，使之适应达标排放或能回收利用。
技术实现思路
针对上述存在的问题和解决方法的不足，本专利技术的目的在于提供一种页岩气采出水的综合处理技术方法，该方法能有效环保地处理页岩气采出水。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种页岩气采出水的综合处理方法，具体步骤如下：(1)将所述页岩气采出水的pH值调节至2.5-5，得到调整pH值后的物料；(2)将步骤(1)得到的调整pH值后的物料与催化剂和氧化剂在微波
照射下接触并进行水中有机物的微波催化氧化反应，得到微波催化氧化后的物料；(3)将步骤(2)得到的微波催化氧化后的物料的pH值调节至7.5-12，得到悬浮液；(4)将步骤(3)得到的悬浮液进行固液分离，得到清液和固形物；(5)将步骤(4)得到的清液进行微波减压蒸发处理，得到冷凝水、浓缩液和蒸发残渣。本专利技术提供的技术方法具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术采用微波催化氧化法处理采出水，使采出水的杂质含量有效脱出，处理后的采出水中氯离子含量小于50mg/L；化学需氧量小于100mg/L；石油类含量小于1mg/L；(2)本专利技术使用微波法处理采出水，微波源损耗低、热效率高、用时短、可以更快更有效地进行；(3)由于微波可以穿透玻璃、陶瓷、塑料等物质而不被吸收，而微波减压蒸发装置的内部容器的材质是玻璃、陶瓷或塑料等，因此，采出水可以在微波减压蒸发器陶瓷、玻璃或塑料容器内进行蒸发浓缩，避免设备的腐蚀，比常规蒸发处理系统更绿色环保；(4)本专利技术的氧化反应和蒸发处理均可以在密闭的容器内进行，无恶臭尾气排放，对环境的污染小，同时采用本专利技术提供的技术方法可实现蒸馏冷凝水和工业盐的回收利用；(5)在采出水的处理过程中，微波催化氧化反应中使用的催化剂具有催化活性好和可重复利用的优点，环保效益和经济效益高；(6)本专利技术提供的技术方法不仅操作简单，且占地面积小，节约宝贵的土地资源，能降低建设投资成本及运行费用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的一种页岩气采出水的综合处理的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种页岩气采出水的综合处理方法，该方法能快速高效地处理页岩气采出水，使之能适应达标排放或回收利用，具体步骤如下：(1)将所述页岩气采出水的pH值调节至2.5-5，得到调整pH值后的物料；(2)将步骤(1)得到的调整pH值后的物料与催化剂和氧化剂在微波照射下接触并进行水中有机物的微波催化氧化反应，得到微波催化氧化后的物料；(3)将步骤(2)得到的微波催化氧化后的物料的pH值调节至7.5-12，得到悬浮液；(4)将步骤(3)得到的悬浮液进行固液分离，得到清液和固形物；(5)将步骤(4)得到的清液进行微波减压蒸发处理，得到冷凝水、浓缩液和蒸发残渣。根据本专利技术，所述的将pH值调节至酸性时加入的酸性物质是本领域技术人员所熟知的，可以为一定能浓度的硫酸或盐酸，也可以为硝酸等其他工业常用酸性物质。所述的酸性物质优选的是盐酸，盐酸的浓度可以为常用的
盐酸浓度，是本领域技术人员所熟知的，如可以为质量分数为15％-50％的盐酸。所述的加入酸性物质后的采出水pH值范围可以是2.5-5，优选的pH值范围是3-4.5。根据本专利技术，所述的微波催化氧化反应中的氧化剂可以为液氯、次氯酸钠、氧气、空气、臭氧、过氧化氢或其他工业常用氧化剂，优选的氧化剂为安全无毒副产水的过氧化氢。所述的氧化剂的浓度可以为氧化剂的常用浓度，是本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述；加入量可以为页岩气采出水总重量的0.1％-2％，优选为页岩气采出水总重量的0.5％-1.5％。根据本专利技术，所述的催化剂可以是锌柱撑膨润土、钛柱撑膨润土或铁柱撑膨润土，优选的催化剂为铁柱撑膨润土，加入量可以为页岩气采出水总重量的4％-6％，优选为岩气采出水总重量的4.5％-5.5％。所述的铁柱撑膨润土催化剂是一种以廉价易得的膨润土为载体、铁离子为活性组分的一种重要的工业催化剂，可以用常规方法制备，也可采用微波法合成，制备成型的催化剂形状呈球形、条形或其他形状。采用微波合成法具有成本低、耗时短、易制备的特点。由于微波催化氧化过程属于非均相催化反应，催化剂可以进行回收再利用，可用常规回收方法对催化剂进行回收，如用筛分方式，这是本领域技术人员所熟知的，本专利技术对此不再进行详细描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气采出水的处理方法，该方法包括以下步骤：(1)将所述页岩气采出水的pH值调节至2.5‑5，得到调整pH值后的物料；(2)将步骤(1)得到的调整pH值后的物料与催化剂和氧化剂在微波照射下接触并进行水中有机物的微波催化氧化反应，得到微波催化氧化后的物料；(3)将步骤(2)得到的微波催化氧化后的物料的pH值调节至7.5‑12，得到悬浮液；(4)将步骤(3)得到的悬浮液进行固液分离，得到清液和固形物；(5)将步骤(4)得到的清液进行微波减压蒸发处理，得到冷凝水、浓缩液和蒸发残渣。

【技术特征摘要】
1.一种页岩气采出水的处理方法，该方法包括以下步骤：(1)将所述页岩气采出水的pH值调节至2.5-5，得到调整pH值后的物料；(2)将步骤(1)得到的调整pH值后的物料与催化剂和氧化剂在微波照射下接触并进行水中有机物的微波催化氧化反应，得到微波催化氧化后的物料；(3)将步骤(2)得到的微波催化氧化后的物料的pH值调节至7.5-12，得到悬浮液；(4)将步骤(3)得到的悬浮液进行固液分离，得到清液和固形物；(5)将步骤(4)得到的清液进行微波减压蒸发处理，得到冷凝水、浓缩液和蒸发残渣。2.根据权利要求1所述的处理方法，其中步骤(2)中所述微波催化氧化反应的条件是：微波照射功率为0.3-300千瓦，反应时间为3-30分钟。3.根据权利要求1所述的处理方法，其中步骤(2)中所述催化剂为选自锌柱撑膨润土、钛柱撑膨润土和铁柱撑膨润土中的至少一种，催化剂的用量为页岩气采出水总重量的4％-6％。4.根据权利要求1所述的处理方法，其中步骤(2)中所述催化剂为铁柱撑膨润土，催化剂的用量为页岩气...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，曾向东，谢刚平，谢惠勇，敬永红，詹国卫，罗桂宾，
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西南油气分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11