[发明专利]一种压裂返排液外排处理装置

说明书

本发明公开了一种压裂返排液外排处理装置，该装置由均质缓冲罐、管式反应器、混凝气浮装置、固液分离装置、电解氧化催化处理装置和活性炭过滤罐组成，通过相应的均质缓冲，氧化破胶，混凝气浮，固液分离，电解氧化催化处理和活性炭吸附六个步骤处理压裂返排液，可有效去除污水中的油、悬浮物、COD、氨氮、重金属，处理后水质达到《污水综合排放标准GB/T 8978‑1996》一级标准，可同时满足外排和回用两种需求。本发明已解决压裂返排液COD值高、可生化性差、对环境污染的问题。

技术领域

本发明涉及油田含油污水处理领域，特别是涉及一种压裂返排液外排处理装置。

背景技术

压裂作业是低渗透油藏及非常规油气藏开发的主要手段，通过压裂可以改善油气层渗透能力和解堵，压裂技术在老区油井挖潜、新井试油、单井增产及非常规油气开发、页岩气开发中发挥着重要作用。压裂返排液成分复杂，含有多种污染物，如未能有效处理将对区域环境造成严重污染。

压裂及井下作业压裂返排液中含有胍胶、甲醛、石油类、增稠剂（聚糖类高分子）、各种添加剂（无机盐、表面活性剂、有机物等）、地层中返出的油污、压裂液与地层发生反应后的终端产物、压裂液破胶后产生的较小分子量的有机产物等，其中液相占98%，固相占2%。众多添加剂的加入使压裂液具有较高的COD（化学需氧量）值、高稳定性、高粘度等特点。由于其内在的污染物成分复杂且很稳定，在自然力（如氧气）的作用下很难被降解。如果不经过处理而直接返排至地面或外排，将会对周围的环境，尤其是农作物及地表水系造成严重污染。

油气田污水处理常用的方法有絮凝沉淀法、过滤/吸附法、电解法、酸碱中和法、生物处理法等。作为油气田污水的一种，压裂返排液成分复杂，稳定性强，可生化性差，在实际处理过程中，通常是多种方法进行联合处理。

1、氧化－絮凝－过滤联合处理工艺是油气田污水处理常用工艺：氧化破胶使返排液中的高分子物质氧化分解成小分子物质，降低压裂返排液黏度，提高传质效率，增加水处理药剂的分散与分解；絮凝可以改变水中多分散体系表面电性，破坏压裂返排液胶体的稳定性，使胶体物质脱稳、聚集；过滤。但是这种工艺对油和悬浮物有比较好的处理效果，但是COD去除效果较差。

2、氧化－絮凝－铁碳微电解－过滤处理工艺：铁碳微电解电解法集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体，能够使大分子物质分解为小分子物质，难降解的物质转变成易降解的物质，是污水深度处理的常用方法。铁碳微电解属于高级氧化工艺，可以大大提高COD的去除效率，但是铁碳微电解在运行过程中需要将pH调节到强酸性，出水又要调回到中性，试剂用量大，另外该工艺会产生大量的污泥，为后续污泥的处理增加了难度。

3、氧化－絮凝－铁碳微电解/芬顿氧化－过滤－生化处理工艺：生物法是通过微生物的代谢作用来降解废水中的有机物质和有毒物质，与其他污水处理方法相比，生物法最大的特点就是无二次污染。由于压裂返排液COD较高，因此在使用生物法处理之前通常需要采用氧化、絮凝、过滤等方法进行预处理，提高压裂返排液可生化性。微生物工艺的加入可以进一步降低出水的COD，但是微生物的生长繁殖需要合适的温度、营养等水质条件，在冬季施工，或者污水温度不能保证的时候，微生物技术往往不能发挥作用。

压裂返排液成分复杂，处理成本高，设备投资大，工艺复杂。国内各大油气田压裂返排液的处理普遍是达标后回注。回注地层不仅会伤害地层，破坏地下水补排平衡，影响当地居民饮水安全，还造成资源浪费，增加生产成本，特别是在水资源缺乏区域。上述几种压裂返排液的处理方法均不能从根本上解决钻井污水对环境污染问题，存在污染环境的隐患，耗费成本也高。尤其是处理后废水的COD很难达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准要求。随着国内外环保意识的加强和国家环保法律法规的不断严格与完善，对含油废水的高效、低耗、经济处理提出了新要求。

发明内容