破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法技术

本发明专利技术提出了一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，所述方法包括：调节页岩气压裂返排液的pH值至9.0～11.0，加入破乳剂，搅拌至混合均匀；加入无机吸附剂，通过无机吸附剂与页岩气压裂返排液COD中的表面活性剂发生自组装以吸附表面活性剂，静置形成共沉淀。自组装后的吸附材料层间距扩大，可回流循环使用，提高COD的吸附效率，解决吸附材料高昂的改性复合方式，实现原位“以污治污”的效果。本发明专利技术通过物理吸附工艺结合共沉淀工艺，在无污染物引入的同时节约能耗，克服了高盐体系臭氧效率低、电化学腐蚀、吸附材料改性成本高等技术难题，更具工程应用价值。更具工程应用价值。更具工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法


[0001]本专利技术属于页岩气压裂返排液资源化处理领域，具体涉及一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法。

技术介绍

[0002]页岩气开发采用水平井组大规模水力压裂模式，所需的压裂液量大，平均单井的压裂液用量达5
×
104m3，在排采测试阶段约有10％～40％的液体返排，且后续生产中陆续返排出来。压裂返排液中含有大量的无机离子、化学添加剂(包含表面活性剂、杀菌剂、降阻剂等)、岩屑和细菌、石油类物质等，主要体现COD含量较高且成分复杂，主要解决表面活性剂、石油类物质的难题，两种物质影响后续膜处理工艺，会造成膜的污染与堵塞，难清洗降低使用寿命；其中石油类污染物影响吸附材料的分散性，降低吸附效率，需要提前处理；常规高级氧化类工艺受限于在高盐高卤素体系下，羟基自由基容易淬灭，造成降解效率低，无法高效解决上述2种污染物，高级氧化过程易产生副产物，会增加后端处理成本和对外排水域产生危害。
[0003]目前国内外对页岩气返排液的处置方式主要是回注、回用和外排。回注需要大量的回注井，深井回注有诱导地震发生的潜在风险和环保风险，故其可行性越来越低；回用主要在目标区块页岩气大规模开发阶段，页岩气开发中后期，缺少大量的接替井，压裂返排液就需要外排处理。为了减轻水资源的压力并节约成本，业界更趋向于将返排液重复用于压裂或处理达标后直接外排。外排处理通常采用常规污水处理工艺，其中最关键的工艺是COD的去除，在排放前需达到污水综合排放标准。降低COD的主要方法是高级氧化，主要包括Fenton氧化法、微电解法、臭氧氧化法、光催化氧化法等等。
[0004]张太亮等研究氧化絮凝
‑
三维电极法处理页岩气返排液，探究电化学氧化与催化剂影响因素，其最佳条件下的运行数据为pH＝7.33，电流为58.01mA，处理时间为39.45min，二氧化钛投加量30g/L，COD去除率为91％。其工艺存在的问题为二氧化钛投加量大，电耗高，电极板腐蚀问题，絮凝沉淀时间长，电解过程中Cl
–
在阳极表面发生氧化反应产生次氯酸盐，增加水体氧化还原型，不利于组合工艺。
[0005]熊颖等研究基于臭氧与超声氧化来降低页岩气压裂返排液COD，探究臭氧浓度、超声波功率、水体pH、催化剂添加等影响因素，其最佳运行条件为O3质量浓度为42mg/L、US功率为800W、pH为2.5、MnO2加量为0.45g/L，提高COD降低率至68.17％。但是其工艺存在的问题为pH环境较低，调剂药剂量大，催化剂引入重金属离子，水体高氯盐条件下，羟基自由基转化效率降低，臭氧降解COD效率低下。
[0006]因此，亟需提出一种去除页岩气压裂返排液中COD的方法，以提高降解COD的效率。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的是克服已有技术的不足，提供一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法。
[0008]为实现上述技术目的，本专利技术的技术方案为：
[0009]本专利技术实施例提供了一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，所述方法包括：
[0010]调节页岩气压裂返排液的pH值至9.0～11.0，加入破乳剂，搅拌至混合均匀；
[0011]加入无机吸附剂，通过无机吸附剂与页岩气压裂返排液COD中的表面活性剂发生自组装以吸附表面活性剂，静置形成共沉淀。
[0012]进一步地，调节页岩气压裂返排液的pH值至9.0～11.0包括：
[0013]向页岩气压裂返排液加入碱性化学试剂，所述碱性化学试剂选自氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化镁。
[0014]进一步地，所述破乳剂选自AE型破乳剂、AP型破乳剂或非离子型破乳剂。
[0015]进一步地，所述破乳剂的投加量为1
‑
10ppm。
[0016]进一步地，所述无机吸附剂需要过100～300目筛。
[0017]进一步地，所述的无机吸附剂包括：膨润土、硅藻土、丝光沸石粉在内的多孔层状结构的无机材料、硅藻土或活性炭；所述的无机吸附剂的投加比例为2～10g/L。
[0018]进一步地，通过无机吸附剂与页岩气压裂返排液COD中的表面活性剂发生自组装以吸附表面活性剂包括：
[0019]无机吸附材料利用页岩气压裂返排液COD中已有的阴阳离子表面活性剂进行改性自组装，完成对COD的吸附；
[0020]还包括：
[0021]向页岩气压裂返排液中添加表面活性剂，进行改性自组装，对COD进一步吸附。
[0022]进一步地，所述方法还包括：在共沉淀过程中加入絮凝剂，并分离沉淀。
[0023]进一步地，所述絮凝剂为1％FeCl3溶液60～80ppm和0.1％PAM溶液2～4ppm。
[0024]进一步地，分离沉淀包括：采用砂滤器或者超滤系统进行固液分离，其中，膜形式采用帘式、管式或平板式，膜过滤孔径为100nm。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0026]本专利技术方法通过无机吸附剂与页岩气压裂返排液COD中的表面活性剂发生自组装以吸附表面活性剂，自组装后的吸附材料层间距扩大，可回流循环使用，提高COD的吸附效率，解决吸附材料高昂的改性复合方式，实现原位“以污治污”的效果。
[0027]本专利技术通过物理吸附工艺结合共沉淀工艺，在无污染物引入的同时节约能耗，并且设备简单，可操作性强。
[0028]本专利技术还克服了高盐体系臭氧效率低、电化学腐蚀、吸附材料改性成本高等技术难题，更具工程应用价值。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本专利技术方法的流程图；
[0031]图2是膨润土吸附剂的示意图；
[0032]图3是沸石粉吸附剂的示意图；
[0033]图4是膨润土加入压裂返排液前后XRD对比图；
[0034]图5是膨润土加入压裂返排液前后FTIR对比图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明的是，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0037]如图1所示，本专利技术提出了一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，页岩气压裂返排液中有机成分较多，需要预处理与吸附共沉淀结合，所述方法包括：
[0038]调节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，其特征在于，所述方法包括：调节页岩气压裂返排液的pH值至9.0～11.0，加入破乳剂，搅拌至混合均匀；加入无机吸附剂，通过无机吸附剂与页岩气压裂返排液COD中的表面活性剂发生自组装以吸附表面活性剂，静置形成共沉淀。2.根据权利要求1所述的一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，其特征在于，调节页岩气压裂返排液的pH值至9.0～11.0包括：向页岩气压裂返排液加入碱性化学试剂，所述碱性化学试剂选自氢氧化钠、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钾或氢氧化镁。3.根据权利要求1所述的一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，其特征在于，所述破乳剂选自AE型破乳剂、AP型破乳剂或非离子型破乳剂。4.根据权利要求1或3所述的一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，其特征在于，所述破乳剂的投加量为1
‑
10ppm。5.根据权利要求1所述的一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的方法，其特征在于，所述无机吸附剂需要过100～300目筛。6.根据权利要求1或5所述的一种破乳协同无机吸附剂去除页岩气压裂返排液中COD的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭斌，朱利中，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：