[发明专利]页岩气田产出水的综合处理系统及其综合处理方法

说明书

本发明提供了一种页岩气田产出水的综合处理系统及其综合处理方法。页岩气田产出水的综合处理系统包括：预处理设备，对作为原水的页岩气田产出水进行预处理，以去除原水中的SS、氨氮和成垢离子并降低COD；双膜处理设备，连通于预处理设备，对预处理设备预处理后的出水进行脱盐处理以脱出水中的盐类，并得到淡水和浓水，淡水直接外排；以及蒸发结晶组件，连通于双膜处理设备，用于对双膜处理设备处理后得到的浓水进行蒸发结晶处理并得到工业盐。本发明将预处理设备、双膜处理设备以及MVR蒸发结晶组件进行有机耦合，使得页岩气田产出水经由处理后得到的淡水达到国家污水外排标准，而处理后得到工业盐达到精制工业干盐二级标准。

技术领域

本发明涉及页岩气田产出水处理技术领域，尤其涉及一种页岩气田产出水的综合处理系统及其综合处理方法。

背景技术

页岩气是一种非常规天然气资源，地质储量巨大。我国当前加大页岩气田开发力度具有重要的战略意义，对调整我国能源消费结构，调节天然气价格具有积极的作用。目前我国已初步形成四大页岩气产区(涪陵、长宁、威远、鄂尔多斯)，产能超过70亿立方米/年，主要集中在四川盆地及其周边的五峰组－龙马溪组，开发技术为水力压裂。

由于页岩气开发的特殊性，需要将大量的压裂液注入地层，进行水力压裂作业，随后大量压裂液会混同地层水返排至地表。由于压裂返排液(即页岩气田产出水)既含有地层水中的盐类和重金属，也含有压裂液中的各种化学添加剂成分，因此页岩气田产出水的水质成分复杂，污染物种类多，如SS(Suspended Solid)、各种有机物、氨氮(以游离NH₃和NH4⁺形式存在)和成垢离子(如Ca²⁺、Mg²⁺)等，并表现出高COD(Chemical Oxygen Demand)、高TDS(Total Dissolved Solids)、高SS的“三高”特点，如果处置不当会污染水环境，引发社会问题。因而，为了使页岩气田产出水能够达到外排标准或者可以综合利用，需要除掉页岩气田产出水中的常规的污染物并进行除盐处理。

目前，针对页岩气田产出水，常用的处理方法主要有物理法、生物法、混凝沉降法、电化学法、蒸发法等。现阶段，国内外基于对页岩气田产出水的性质特点的分析，基本都是采用单项处理技术，而单项处理技术处理后的出水，满足不了国家对页岩气田产出水的达标外排标准和浓水制盐处理的需求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种页岩气田产出水的综合处理系统及其综合处理方法，其将不同目的的处理工艺进行有机耦合，能够有效地去除水中的SS、COD、氨氮和成垢离子并得到工业盐，并使水中的SS的含量小于10mg/L、COD的含量小于100mg/L、氨氮＜5、氯离子的含量小于350mg/L，工业盐达到精制工业干盐二级标准。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种页岩气田产出水的综合处理系统，其包括：预处理设备，对作为原水的页岩气田产出水进行预处理，以去除原水中的SS、氨氮和成垢离子并降低COD；双膜处理设备，连通于预处理设备，对预处理设备预处理后的出水进行脱盐处理以脱出水中的盐类，并得到淡水和浓水，淡水直接外排；以及蒸发结晶组件，连通于双膜处理设备，用于对双膜处理设备处理后得到的浓水进行蒸发结晶处理并得到工业盐。

在第二方面，本发明提供了一种页岩气田产出水的综合处理方法，其包括步骤：S1，采用预处理设备对作为原水的页岩气田产出水进行预处理，以去除原水中的SS、氨氮和成垢离子并降低COD；S2，将预处理后的出水引入双膜处理设备中进行脱盐处理以脱出水中的盐类，并得到淡水和浓水；以及S3，将脱盐处理后得到的淡水直接外排，而将脱盐处理后得到的浓水引入MVR蒸发结晶组件中进行蒸发结晶处理并得到工业盐。

本发明的有益效果如下：