[发明专利]一种压裂返排液的零排放资源化利用系统及其工艺方法

说明书

本发明公开了一种压裂返排液的零排放资源化利用系统及其工艺方法，系统包括气浮装置、化学软化装置、膜浓缩装置、纳滤膜分盐装置、氯化钠蒸发结晶装置、冷冻结晶装置、硫酸钠熔融结晶装置、污泥破胶混合装置、污泥脱水装置和产品水池；方法包括：步骤1：气浮；步骤2：软化；步骤3：膜浓缩；步骤4：纳滤膜分盐；步骤5：氯化钠蒸发结晶；步骤6：冷冻结晶；步骤7：硫酸钠熔融结晶；步骤8：污泥破胶混合反应；步骤9：压滤脱水。有益效果：本发明提供了一种连接关系结构简单的系统；本发明方法，实现了压裂返排液处理彻底实现了其零排放，杜绝了排放、回注或者燃烧带来的二次环境污染风险；并且降低了能耗，减少了成本。

技术领域：

本发明专利涉及水处理技术领域，具体涉及一种压裂返排液的零排放资源化利用系统及其工艺方法。

背景技术：

压裂技术是油气田开采过程中有效的增产措施之一，被各大油气田普遍采用。压裂返排液为压裂施工完成后，从井口返回到地面的液体，通常为无色或淡黄色，具有一定的刺激性气味，成分复杂，含有大量的稠化剂(常为胍胶)、交联剂、破胶剂及其他化学添加剂。由于压裂返排液具有高盐(主要为氯化钠)、高COD、高稳定性、高黏度和难降解的特性，直接排放会造成土壤板结、盐碱化，地表水和地下水污染，进而造成严重的环境污染和生态破坏，因此压裂返排液已成为油、气田主要污染物之一。

目前，处理压裂返排液的常用方法主要有：(1)废液池储存：将压裂返排液储存在废液池中，采用自然蒸发的方式干化，最后直接填埋。这种处理方式适用性广，但是耗时长，而且填埋的污泥块仍然会渗滤出油、重金属、醛、酚等污染物，存在严重的二次污染,每年约造成经济损失几千万元。(2)回注：将压裂返排液收集后进行简单的絮凝、氧化等预处理后进行回注。但是该方法受到地层条件限制，废水回注受限，且容易造成二次污染。(3)焚烧：这种方式虽然可以在一定程度上控制污染物的排放，但是仍然会造成大气污染，且能量消耗巨大，每处理1吨压裂返排液需消耗电能3000kw或消耗蒸汽 1950kg。运行费用极高，企业无法承受。

随着国家对环保的重视程度的提高，压裂返排液通常需要达到《污水综合排放标准》及地方相应处理标准，有些地区可能要求达到《地表水环境质量标准》中三类水标准。近年来，新的环保政策鼓励将压裂返排液进行资源化处理以回收利用，因此，研究开发稳定、高效、彻底的压裂排液处理及资源化回用技术迫在眉睫。

发明内容：

本发明的第一个目的在于提供一种连接关系结构简单，且实现了资源回收利用的压裂返排液的零排放资源化利用系统。

本发明的第二个目的在于提供一种实现了氯化钠、硫酸钠和泥饼有效回收利用，且避免了环境污染的压裂返排液的零排放资源化利用工艺方法。

本发明的技术方案一方面公开了一种压裂返排液的零排放资源化利用系统，其包括气浮装置、化学软化装置、膜浓缩装置、纳滤膜分盐装置、氯化钠蒸发结晶装置、冷冻结晶装置、硫酸钠熔融结晶装置、污泥破胶混合装置、污泥脱水装置和产品水池；所述气浮装置、所述化学软化装置、所述膜浓缩装置、所述纳滤膜分盐装置和所述氯化钠蒸发结晶装置依次顺序连通；所述纳滤膜分盐装置、所述冷冻结晶装置和所述硫酸钠熔融结晶装置依次顺序连通；所述气浮装置、所述污泥破胶混合装置和所述污泥脱水装置依次顺序连通；所述化学软化装置还与所述污泥脱水装置连通；所述膜浓缩装置的出水口、所述氯化钠蒸发结晶装置的冷凝水出口和所述硫酸钠熔融结晶装置的冷凝水出口均与所述产品水池的进水口连通。

进一步的，其还包括深度浓缩装置，所述纳滤膜分盐装置、所述深度浓缩装置、所述冷冻结晶装置和所述硫酸钠熔融结晶装置依次顺序连通；所述深度浓缩装置的产水出口与所述产品水池的进水口连通；和/或所述深度浓缩装置包含反渗透、高压反渗透和高压平板膜中的一种或几种。

进一步的，其还包括杂盐蒸发结晶装置，所述氯化钠蒸发结晶装置的蒸发母液出口和所述冷冻结晶装置的冷冻母液出口均与所述杂盐蒸发结晶装置的进液口连通。

进一步的，所述气浮装置为加压溶气气浮装置；