页岩气压裂返排废水的处理系统和处理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种页岩气压裂返排废水的处理系统和处理方法，涉及水处理技术领域，所述处理系统包括：顺次连接的预处理系统、膜分离系统、反渗透浓缩系统、辅助反渗透浓缩系统和蒸发系统，所述辅助反渗透浓缩系统配有汲取液回收系统，所述汲取液回收系统的进口与所述汲取液出口连通，所述汲取液回收系统的出口与所述汲取液进口连通，用于对汲取液进行回收。本发明专利技术能够有效去除压裂返排废水中盐分和其他化学成分，且可实现废水中水和盐的资源化利用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
页岩气压裂返排废水的处理系统和处理方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其是涉及一种页岩气压裂返排废水的处理系统和处理方法。

技术介绍

[0002]页岩气是一种赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气资源。页岩气开发具有开采寿命长、产量高和生产周期长的优点，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点。
[0003]但在大力推进页岩气资源开发进程，寻求高效经济的同时，不能忽视页岩气开采可能带来的巨大环境问题。根据美国环保署的统计，单口页岩气水平井耗水量一般在7600～19000m3，压裂作业完成后有15％～80％返排液排至地面。页岩气开采除了消耗大量的水资源外，还存在严重的水污染隐患，含有化学试剂的压裂液注入地下可能污染地下水，返排液中含有高度矿化的地层水，如果处置不当就会对环境造成严重污染，将会影响地表饮用水源安全，同时也会对周围土壤环境的影响。可以说，如何减少水资源消耗量、合理处置页岩气开发中产生的大量返排液已成为页岩气规模化开发的瓶颈问题之一。
[0004]专利CN106830438A技术文件中提到采用絮凝沉淀加氧化的方式处理返排液，该方法仅能去除返排液中的悬浮物及部分有机物，水中的盐分及重金属并不能得到较好的去除，排放或回注存在二次污染的风险。
[0005]专利CN205420043U技术文件中提到采用预处理，加膜法浓缩及蒸发的方式处理返排液，该方法可实现返排液零排放。该方法未提到方式去除返排液中的硫离子，硫离子会影响高级氧化的效率增加运行成本的费用。另该方法中采用普通反渗透膜或蝶管式反渗透膜浓缩，存在浓缩倍率低，后期蒸发器处理量大，运行成本高的问题。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种页岩气压裂返排废水的处理系统，能够有效去除压裂返排废水中盐分和其他化学成分，且可实现废水中水和盐的资源化利用。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种页岩气压裂返排废水的处理方法。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种页岩气压裂返排废水的处理系统，包括：顺次连接的预处理系统、膜分离系统、反渗透浓缩系统、辅助反渗透浓缩系统和蒸发系统；
[0011]所述预处理系统用于对收集的页岩气压裂返排废水进行预处理；
[0012]膜分离系统用于对页岩气压裂返排废水中一二价盐进行分离；
[0013]反渗透浓缩系统用于对膜分离系统的膜淡水进行浓缩减量；
[0014]所述辅助反渗透浓缩系统用于对反渗透浓缩系统的膜浓水进一步浓缩减量；
[0015]所述辅助反渗透浓缩系统包括腔体，腔体内设置半透膜，半透膜两侧具有高压侧
和低压侧，高压侧具有用于接收反渗透浓缩系统的膜浓水的进水口和用于输出浓缩液的浓水口，低压侧具有汲取液进口和用于输出稀释流的汲取液出口；
[0016]所述辅助反渗透浓缩系统配有汲取液回收系统，所述汲取液回收系统的进口与所述汲取液出口连通，所述汲取液回收系统的出口与所述汲取液进口连通，用于对汲取液进行回收；
[0017]所述蒸发系统用于对浓缩后液体进行蒸发结晶。
[0018]进一步的，所述汲取液回收系统包括顺次连接的稀释汲取液收集箱、换热器、解析塔、吸收塔和汲取液收集箱；所述稀释汲取液收集箱的进口与所述汲取液出口连通，所述汲取液收集箱的出口与所述汲取液进口连通；吸收塔设置淋洗装置；
[0019]所述稀释汲取液收集箱用于收集汲取液出口输出的稀释的汲取液；
[0020]所述换热器用于对汲取液进行换热；
[0021]所述解析塔用于对汲取液进行分解；
[0022]所述吸收塔用于吸收解析塔分解后产生的气体，并通过淋洗装置进行淋洗；
[0023]所述汲取液收集箱用于收集吸收塔出水；
[0024]优选地，所述汲取液回收系统还包括微滤设备和第一氨氮吸附系统；
[0025]所述微滤设备与所述换热器相连，用于过滤热源；
[0026]所述第一氨氮吸附系统与所述解析塔相连，用于吸附解析塔出水。
[0027]进一步的，所述预处理系统包括顺次连接的废水收集池、沉砂池、气浮系统、第一反应池、pH调节池、第二反应池、沉淀系统、高级氧化系统、砂滤、超滤系统和树脂软化系统；
[0028]废水收集池用于收集页岩气压裂返排废水并对废水调节均质；
[0029]沉砂池用于去除废水中的悬浮物；
[0030]气浮系统用于对沉砂池上清液进行油水分离；
[0031]第一反应池用于去除气浮系统出水中的硫离子；
[0032]pH调节池用于调节废水pH；
[0033]第二反应池用于去除废水中的钙离子；
[0034]沉淀系统用于对反应后料液进行沉淀物与水的分离；
[0035]高级氧化系统用于对沉淀系统出水中有机物进行降解；
[0036]砂滤、超滤系统用于去除高级氧化系统出水中悬浮物和胶体；
[0037]树脂软化系统用于去除水中硬度以及未反应沉淀的重金属离子；
[0038]优选地，所述膜分离系统与所述第一反应池相连，用于将膜分离系统的膜浓水返回所述第一反应池。
[0039]进一步的，所述处理系统还包括第二氨氮吸附系统；
[0040]所述第二氨氮吸附系统与所述反渗透浓缩系统和汲取液回收系统相连，用于对汲取液回收系统的淡水和反渗透浓缩系统的淡水进行氨氮的脱除。
[0041]第二方面，本专利技术提供了一种页岩气压裂返排废水的处理方法，包括以下步骤：
[0042]将页岩气压裂返排废水先经过预处理系统对收集的页岩气压裂返排废水进行预处理，再经过膜分离系统进行一二价盐分离，膜淡水测富含一价盐，浓水测富含二价金属盐，膜淡水再经过反渗透浓缩系统进行浓缩减量，然后再经过辅助反渗透浓缩系统进行进一步浓缩减量，最后浓缩至TDS≥180000mg/l，再进入蒸发系统进行蒸发结晶；
[0043]反渗透浓缩系统的膜浓水经过进水口进入辅助反渗透浓缩系统中，向汲取液进口中加入汲取液，经过辅助反渗透浓缩系统浓缩后浓水口的浓缩液进入蒸发系统进行蒸发结晶，汲取液出口的稀释汲取液进入汲取液回收系统进行处理，处理后返回汲取液进口。
[0044]进一步的，所述处理方法还包括：汲取液出口的稀释汲取液进入稀释汲取液收集箱，稀释汲取液收集箱泵入换热器进行换热至温度为65
‑
90℃后，再进入解吸塔进行汲取液分解，分解成气体，气体进入吸收塔，通过淋洗装置淋洗，吸收塔出水进入汲取液收集箱，再进入辅助反渗透系统；
[0045]优选地，换热是和地热水进行换热，地热水经过微滤设备过滤后进入换热器；
[0046]优选地，淋洗装置采用的淋洗液为0.2％
‑
1％的碳酸氢铵溶液；
[0047]优选地，解析塔出水进入第一氨氮吸附系统进行吸附处理。
[0048]进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩气压裂返排废水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：顺次连接的预处理系统、膜分离系统、反渗透浓缩系统、辅助反渗透浓缩系统和蒸发系统；所述预处理系统用于对收集的页岩气压裂返排废水进行预处理；所述膜分离系统用于对页岩气压裂返排废水中一二价盐进行分离；所述反渗透浓缩系统用于对膜分离系统的膜淡水进行浓缩减量；所述辅助反渗透浓缩系统用于对反渗透浓缩系统的膜浓水进一步浓缩减量；所述辅助反渗透浓缩系统包括腔体，腔体内设置半透膜，半透膜两侧具有高压侧和低压侧，高压侧具有用于接收反渗透浓缩系统的膜浓水的进水口和用于输出浓缩液的浓水口，低压侧具有汲取液进口和用于输出稀释流的汲取液出口；所述辅助反渗透浓缩系统配有汲取液回收系统，所述汲取液回收系统的进口与所述汲取液出口连通，所述汲取液回收系统的出口与所述汲取液进口连通，用于对汲取液进行回收；所述蒸发系统用于对浓缩后液体进行蒸发结晶。2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述汲取液回收系统包括顺次连接的稀释汲取液收集箱、换热器、解析塔、吸收塔和汲取液收集箱；所述稀释汲取液收集箱的进口与所述汲取液出口连通，所述汲取液收集箱的出口与所述汲取液进口连通；吸收塔设置淋洗装置；所述稀释汲取液收集箱用于收集汲取液出口输出的稀释的汲取液；所述换热器用于对汲取液进行换热；所述解析塔用于对汲取液进行分解；所述吸收塔用于吸收解析塔分解后产生的气体，并通过淋洗装置进行淋洗；所述汲取液收集箱用于收集吸收塔出水；优选地，所述汲取液回收系统还包括微滤设备和第一氨氮吸附系统；所述微滤设备与所述换热器相连，用于过滤热源；所述第一氨氮吸附系统与所述解析塔相连，用于吸附解析塔出水。3.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述预处理系统包括顺次连接的废水收集池、沉砂池、气浮系统、第一反应池、pH调节池、第二反应池、沉淀系统、高级氧化系统、砂滤、超滤系统和树脂软化系统；废水收集池用于收集页岩气压裂返排废水并对废水调节均质；沉砂池用于去除废水中的悬浮物；气浮系统用于对沉砂池上清液进行油水分离；第一反应池用于去除气浮系统出水中的硫离子；pH调节池用于调节废水pH；第二反应池用于去除废水中的钙离子；沉淀系统用于对反应后料液进行沉淀物与水的分离；高级氧化系统用于对沉淀系统出水中有机物进行降解；砂滤和超滤系统用于去除高级氧化系统出水中悬浮物和胶体；树脂软化系统用于去除水中硬度以及未反应沉淀的重金属离子；优选地，所述膜分离系统与所述第一反应池相连，用于将膜分离系统的膜浓水返回所
述第一反应池。4.根据权利要求3所述的处理系统，其特征在于，所述高级氧化系统包括臭氧高级氧化系统、芬顿高级氧化系统或催化电解高级氧化系统中的一种或几种；优选地，所述树脂软化系统的树脂包括螯合树脂或弱酸性阳离子树脂中的一种或几种；所述膜分离系统包括纳滤分盐系统或电渗析分盐系统中的一种或几种。5.根据权利要求1或2所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括第二氨氮吸附系统；所述第二氨氮吸附系统与所述反渗透浓缩系统和汲取液回收系统相连，用于对汲取液回收系统的淡水和反渗透浓缩系统的淡水进行氨氮的脱除。6.一种页岩气压裂返排废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：将页岩气压裂返排废水先经过预处理系统对收集的页岩气压裂返排废水进行预处理，再经过膜分离系统进行一二价盐分离，膜淡水测富含一价盐，浓水测富含二价金属盐，膜淡水再经过反渗透浓缩系统进行浓缩减量，然后再经过辅助反渗透浓缩系统进行进一步浓缩减量，最后浓缩至TDS≥180000mg/l，再进入蒸发系统进行蒸发结晶；所述辅助反渗透浓缩系统包括腔体，腔体内设置半透膜，半透膜两侧具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭斌，黄传敏，方毓淳，谈宾宾，马宏国，
申请(专利权)人：杭州上拓环境科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：