一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于油气田废水处理领域，特别涉及一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，包括调节均化、溶气气浮、多级化学沉淀、混凝分离、电化学催化氧化、膜处理及磁控蒸发结晶等处理单元。溶气气浮单元通过文丘里‑旋流耦合装置生成微纳米气泡，协同PAC/PAM实现高效浮选；多级沉淀池分阶段投加软化药剂并闭环控制，去除可溶性钡、硼、氟化物和硬度；电化学氧化单元通过超声波强化传质，降解难处理有机物；膜处理通过中空纤维膜生物反应器‑卷式超滤膜‑抗污型反渗透膜集成系统，实现废水达标排放；磁控蒸发结晶器利用磁场梯度与温度梯度协同调控结晶过程，实现膜分离浓盐水分质处理，产出高纯度盐类产品。本发明专利技术可有效实现页岩气压裂返排废水的达标排放处理和蒸发结晶盐的资源化利用，还适用于处理具有相似水质特征的页岩气采气废水，推广应用前景好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气田废水处理领域，尤其是一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法。

技术介绍

1、页岩气是常规天然气的有益补充，川渝两地是我国页岩气商业化开发的主战场，正在聚力建设川渝地区国家天然气（页岩气）千亿立方米级产能基地，保障国家能源资源安全。大规模水力压裂是目前国内外页岩气成功开采的主导技术，水力压裂液主要由水和沙子（约98%）组成，含有多种有机处理剂和无机盐添加剂，如腐蚀抑制剂、表面活性剂、减阻剂、酸、流动改进剂等，并且不同的地质结构、不同的压裂液体系以及返排过程的不同，导致返排液中污染物的时空变化较为显著。压裂返排废水具有水量大（返排量占压裂液的比例平均在5%-30%不等）、盐度高、污染物种类多、有机污染物浓度高、可生化性差、处理难度大等特点，且排放标准不统一，给压裂返排废水的达标排放处理带来了很大挑战。关于页岩气压裂返排废水达标排放处理的技术多处于室内研究或中试阶段，目前除了极少数页岩气田建有直接向自然水体排放废水的达标处理（处理工艺包括“混凝沉淀+芬顿氧化+电解氧化+多介质过滤+超滤+反渗透+mvr”“化学混凝+电解氧化+折点氯化+固液分离+本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于，包括沿废水处理流向依次管道连接的以下处理单元：

2.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于：所述调节均化池（S1）的分层导流板为多层水平导流板，上层导流板与池底间距为池体总高度的1/5-1/3，导流板倾斜角度15-30°，相邻导流板间形成折线流道；池底动态均化系统的池底穿孔曝气管孔径为Φ3-5mm，孔间距50-100mm，曝气强度通过变频风机控制为0.05-0.15m3/(m2·min)；在线监测模块实时采集pH、COD、氯化物、总溶解固体（TDS）、流量等参数，数据采集频率不低于1次/30m...

【技术特征摘要】

1.一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于，包括沿废水处理流向依次管道连接的以下处理单元：

2.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于：所述调节均化池（s1）的分层导流板为多层水平导流板，上层导流板与池底间距为池体总高度的1/5-1/3，导流板倾斜角度15-30°，相邻导流板间形成折线流道；池底动态均化系统的池底穿孔曝气管孔径为φ3-5mm，孔间距50-100mm，曝气强度通过变频风机控制为0.05-0.15m3/(m2·min)；在线监测模块实时采集ph、cod、氯化物、总溶解固体（tds）、流量等参数，数据采集频率不低于1次/30min。

3.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于：所述溶气气浮单元（s2）的文丘里射流器喉管直径与进水管径比为1:3-1:5，溶气水回流比（体积比）30%-50%，工作压力0.35-0.45mpa，pac投加量20-40mg/l，pam投加量0.8-1.5mg/l，且气泡表面ζ电位为-25mv至-35mv（通过投加阴离子表面活性剂调控）。

4.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于：所述化学沉淀软化反应池（s3）的机械搅拌装置桨叶线速度控制在0.8-1.5m/s；一级反应池投加硫酸钠（浓度5-15%），通过ph传感器联锁控制加药量维持ph在9.0-10.5范围，水力停留时间为30-45min；二级反应池投加碳酸钠（浓度8-20%），控制ph在10.5-11.5范围，水力停留时间为20-35min；三级反应池投加氢氧化钙（浓度15-30%），控制ph在11.5-12.5范围，水力停留时间为15-25min，且二三级反应池间设置在线硬度监测仪（与加药泵形成闭环控制）。

5.根据权利要求1所述的一种页岩气压裂返排废水处理系统及方法，其特征在于：所述混凝分离复合装置（s4）的第一加药口投加pac（浓度5-10wt%，投加量50-200mg/l），第二加药口投加离子型pam（浓度0.1-0.5wt%，投加量3-10mg/l），第三加药口投加ph调节剂（浓度5-15wt%，ph值控制在7.5-9.5），各加药口间距为管径的3-5倍，配备隔膜泵实现投加速率0.5-2.0l/min可调；混合反应区采用三级折板式混合器，折板夹角60-75°，相邻折板间距1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德敏，卢培利，张烨，丁阿强，袁建梅，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：