[发明专利]一种页岩气压裂返排液达标外排的处理方法

说明书

本发明公开了一种页岩气压裂返排液达标外排的处理方法，包括以下步骤：S1：向压裂返排液中加入氧化剂进行芬顿反应；S2：将氧化处理后的压裂返排液中依次加入软化剂和絮凝剂，静置沉淀；S3：将沉淀后的压裂返排液依次采用微滤膜、纳滤膜、反渗透膜进行过滤，采用反渗透膜进行过滤时包括低压反渗透过滤和高压反渗透过滤，所述低压反渗透过滤的运行压力为5‑5.5MPa，所述高压反渗透过滤的运行压力为10‑13MPa；S4：将反渗透膜过滤后的滤液进行吸附处理，若出水未满足压裂返排液外排标准，则重复步骤S3，若出水满足压裂返排液外排标准，则外排。本发明能够对页岩气压裂返排液进行处理使其达到外排标准。

技术领域

本发明涉环境工程技术领域，特别涉及一种页岩气压裂返排液达标外排的处理方法。

背景技术

由于我国对天然气的需求不断增长，页岩气作为一种相对清洁、高效的非常规能源已引起人们的广泛关注。作为世界上第三大页岩气生产国,中国在2019年产生了143.6亿立方米的页岩气,并预计在2030年产生800-1000亿立方米。但是关于页岩气开采所造成环境风险的讨论也在与日俱增，尤其是在页岩气压裂返排液处理处置方面。在中国，特别是在四川盆地南部，平均每口井的压裂用水估计为2万-4万立方米。大约10-20％的压裂液将在四周内收集完毕，剩余部分将以气水混合物的形式回流，后期日产水量为1-10立方米/天。页岩气返排液具有高悬浮物(TSS)、高化学需氧量(COD)、高总溶解固体(TDS)、生物降解难度高的特点。如果未经有效处理直接外排，将会对环境和人类健康造成严重威胁。

由于返排液水质复杂，单一处理工艺无法达到外排标准。作为返排液脱盐的关键工艺，膜或蒸发技术通常与物理化学预处理工艺相结合形成了一个完整的处理系统。但是返排液中来自压裂液和页岩层中的高有机物含量会导致膜和蒸馏设备结垢，从而降低产水能力和膜和蒸馏设备的使用寿命。此外，膜和蒸发技术对多环芳烃等高分子量极性化合物是有效的，但很难去除返排液中常用的低分子量非极性有机物。因此，有必要开发一种有效的页岩气压裂返排液达标外排技术，防止返排液造成环境污染和人类健康危害，而进一步保证页岩气开采的可持续性发展。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种页岩气压裂返排液达标外排的处理方法。

本发明的技术方案如下：

一种页岩气压裂返排液达标外排的处理方法，包括以下步骤：

S1：向压裂返排液中加入氧化剂进行芬顿反应；

S2：将氧化处理后的压裂返排液中依次加入软化剂和絮凝剂，静置沉淀；

S3：将沉淀后的压裂返排液依次采用微滤膜、纳滤膜、反渗透膜进行过滤；

S4：将反渗透膜过滤后的滤液进行吸附处理，若出水未满足压裂返排液外排标准，则重复步骤S3，若出水满足压裂返排液外排标准，则外排。

作为优选，所述氧化剂为七水合硫酸亚铁和过氧化氢的混合物。

作为优选，所述过氧化氢的投入量根据压裂返排液的化学需氧量进行确定，所述过氧化氢与化学需氧量的投入质量比为4:1-5:1，所述过氧化氢和所述七水合硫酸亚铁的投加摩尔比为130:1-140:1。

作为优选，所述软化剂为氢氧化钠和碳酸钠的混合物，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。

作为优选，所述氢氧化钠的投入量为600-800mg/L，所述碳酸钠的投入量为3000-5000mg/L，所述絮凝剂的投入量为35-50mg/L。

作为优选，吸附处理时采用的吸附剂为离子交换树脂。

作为优选，所述芬顿反应在紫外灯照射条件下进行，所述紫外灯的波段为254nm。