[发明专利]一种压裂返排液的回用处理方法及装置

权利要求书

1.一种压裂返排液的回用处理方法，其包括以下步骤：

压裂返排液依次进行电絮凝处理、电气浮处理、电催化处理和电吸附处理，得到除盐后的淡水及电吸附的浓水；

电吸附的浓水加碱除硬并过滤，过滤后的水进行双极膜电渗析处理，得到酸、碱及除盐后的淡水。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电絮凝处理采用的阴阳极板均为可溶性电极板，阴阳极板均包括铝极板或铁极板，阴阳极板间距为20～60mm；电絮凝的电流密度为5～15mA/cm²，电絮凝的反应时间为20～50min。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电气浮处理采用的阳极板为钛涂氧化钌极板，阴极板为不锈钢极板，阴极板位于阳极板上方，阴阳极板间距为1～2cm，阴极板上有多个孔径为6mm的孔；电气浮的电流密度为5～10mA/cm²；电气浮的反应时间为5～20min；

优选地，所述钛涂氧化钌极板的制备方法包括：

将三氯化钌水合物、乙二醇和醋酸按照(200～400)mg：(10～15)mL：(1～2)mL的比例混合溶解得到溶液A；

将钛板经砂纸打磨、脱脂后，采用氢氟酸和硝酸以体积比为(1～2)：3的混合液进行刻蚀，得到处理后的钛板；

将处理后的钛板表面上涂覆溶液A，干燥后于350～400℃处理8～15min，重复3～5次，最后于450～500℃焙烧1.5～3h，得到钛涂氧化钌极板。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电催化处理采用的阳极板为表面修饰的钛板，阴极板为石墨板，阴阳极板间距为30～70mm；电催化处理装置的底部布设有活性炭多孔材料，并均匀设置有布气装置，供气量为0.5～2.5L/min，水流从底部流进，顶部流出；电催化反应的电流密度为5～20mA/cm²，电催化反应的反应时间为60～120min。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述表面修饰的钛板的制备方法包括：

将二氯化锡、三氯化铱和三氯化钌按照摩尔比为(4～6)：(2～4)：(0.5～2)混合溶于乙二醇的盐酸溶液中，得到混合溶液；将混合溶液涂敷于钛板的表面，干燥后于450～500℃处理8～15min，重复5～8次，最后在500～600℃下焙烧1～2h，得到表面修饰的钛板。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电吸附处理采用的阴阳极板均为碳材料-导电聚合物复合电极板，阴阳极板间距为1～3mm；电吸附的电压为1.0～1.8V，电吸附的反应时间为15～30min。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述碳材料-导电聚合物复合电极板制备方法包括：

将碳材料溶于水中超声分散，然后加入聚合物单体和过硫酸铵，冰浴反应4～6h，收集沉淀产物并真空干燥；然后将真空干燥的产物与聚偏氟乙烯、石墨粉按照质量比为(5～8)：(1～2)：(2～4)混合均匀，加压成型得到碳材料-导电聚合物复合电极板；

优选地，所述碳材料包括活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；

优选地，所述聚合物单体包括吡咯和/或苯胺。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，电吸附的浓水加碱除硬并过滤的过程包括：

电吸附得到的浓水加入碱液调整pH值12以上并通入二氧化碳实现结垢离子沉淀，通过戈尔膜过滤除去结垢离子的沉淀；

优选地，所述戈尔膜的孔径为0.5～10μm。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述双极膜电渗析处理的电流密度为30～60mA/cm²。

10.一种压裂返排液的回用处理装置，该装置包括：

电絮凝单元，用于絮凝除去压裂返排液中的部分污染物；

电气浮单元，用于去除压裂返排液中的悬浮物、石油类以及电絮凝多余的絮体、胶体；

电催化单元，用于氧化降解压裂返排液中的残留聚合物、化学添加剂；

电吸附单元，用于电容脱盐产生除盐淡水及电吸附浓水；

除硬单元，用于加碱实现电吸附浓水中结垢离子的沉淀；

过滤单元，用于过滤掉结垢离子的沉淀；

双极膜电渗析单元，用于电解过滤后的水得到酸、碱及除盐淡水；

所述电絮凝单元、所述电气浮单元、所述电催化单元、所述电吸附单元、所述除硬单元、所述过滤单元和所述双极膜电渗析单元依次相连通；所述双极膜电渗析单元与所述除硬单元相连通。