[发明专利]页岩气废水处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于环保领域，涉及废水处理技术，具体涉及一种页岩气废水处理方法及系统。

背景技术

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。页岩气开采技术主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术。

页岩气开采过程中产生的废水主要污染物是油类成分，但在采用聚合物驱油或压裂时，采出水或压裂返排液就含有大量聚合物，大幅度提高了废水的粘度，细小的油滴被大量高分子聚合物夹杂囊裹，形成大量絮凝固状物，难以大量快速的消除清理并达到排放或重复使用标准。

发明内容

为对页岩气开采过程中的废水进行有效排污去污处理，使其达到回收利用或排放标准，本发明公开了一种页岩气废水处理方法及系统。

本发明所述页岩气废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.将页岩气废水中油水分离；

步骤2.分离废油后的污水进行芬顿反应后加入混凝剂进行沉淀，将沉淀的固体凝絮物过滤后干化，过滤后的上清液进入下一步骤；

步骤3.步骤2中的液体进行人工渗滤后，再依次由核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器过滤，所述人工渗滤为液体依次通过粒径不同的过滤层。

优选的，所述步骤3中还包括反冲洗步骤，对核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器进行定期反冲洗，反冲洗得到的废水回到步骤1中与页岩气废水混合进行油水分离。

本发明还公开了一种页岩气废水处理系统，包括依次连接的废水收集池、隔油池、混凝氧化沉淀池、人工渗滤池、清水暂存池、核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器，所述核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器的连接顺序可以互换。

优选的，所述人工渗滤池从上到下包括保护层、5个过滤层、承托层及集水层，所述5个过滤层分别为细砂和中砂层、粗砂层、米石层、豆石层、拳头石层，各层平均粒径分别为0.5-1毫米，1-3毫米，3-10毫米，10-30毫米，30-80毫米；所述混凝氧化沉淀池中安装有滗水器，所述集水层中安装有水泵。

进一步的，所述人工渗滤池中部设制有贯穿各层的竖井。

优选的，还包括与混凝氧化沉淀池连接的干化池。

优选的，还包括与改性纤维球过滤器连接的加压泵或传输泵。

优选的，还包括反冲洗池，所述反冲洗池与核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器连接，所述核桃壳过滤器和改性纤维球过滤器的反冲洗出水口与废水收集池连接。

采用本发明所述的页岩气废水处理方法及系统，对页岩气废水中的SS固体悬浮物浓度进行了针对性设计，有效降低了污水中的絮凝物浓度，经过处理后的废水符合国家相关环保要求，可以向外直接排放或回收用于页岩气开采用水，具有显著的环保效果和经济收益。

附图说明

图1为本发明所述页岩气废水处理系统的一种具体实施方式结构示意图，图2为本发明所述人工渗滤池的一种具体实施方式示意图；图2中附图标记名称为1-细砂和中砂层、2-粗砂层、3-米石层、4-豆石层、5-拳头石层、6-保护层、7-集水层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1给出本发明所述页岩气废水处理系统的一种具体实施方式示意图。

图1中，以一个废水收集池预存要处理的页岩气开采废水，从废水收集池中将废水引入隔油池进行油水分离，由于水、油密度不同，油密度较轻位于液面上层，水密度较大位于液面下层，可以利用水油分层将水油进行分离，分离出的废油可以回收送往炼油厂作为原料，油水分离后的污水进入下一步骤。

在混凝氧化沉淀池中，主要是对絮凝物进行处理，利用芬顿反应进行。芬顿反应是向废水中加入硫酸亚铁（FeSO₄）和过氧化氢（H₂O₂），利用二者混合后具有极强氧化性的原理，对页岩气废水中大量的有机化合物如羧酸、醇、酯类等氧化降解为无机物。芬顿反应完成后，将絮凝物沉淀干化，干化固体可以掩埋或进行其他处理，可以设置一个干化池用于储存絮凝物，干化池的渗透液可以回收到废水收集池。