[发明专利]页岩气开采压裂返排废液循环列管蒸发减量化处理方法及设备

摘要

一种页岩气开采压裂返排废液的处理方法及设备，首先向废液中加入絮凝剂进行混凝预处理并通过压滤机压滤，实现固液分离；将压滤机滤出水通过Fenton氧化进一步将废水中的难降解有机物氧化降解；采用静态混合器，在管路中向Fenton反应后的废水中投加NaOH，沉淀水中的Fe3+离子，溶液经沉淀池沉淀后通过压滤机进行固液分离，滤液通过砂滤罐过滤；最后将经砂滤罐过滤后的废水泵入循环列管蒸发器进行蒸发浓缩，浓缩后的处理水进行外运处理。各环节所产生的污泥进行卫生填埋。本发明各个工艺段环环相扣，工艺完备，对进水的适用性广泛。同时流程简单、高效节能，运行成本低，系统结构紧凑，可以大幅降低外运处理的废水量。

主权项

一种页岩气开采压裂返排废液循环列管蒸发减量化处理方法，其特征在于：所述处理方法的步骤包括：(1)混凝沉淀预处理：将压裂返排液泵入混凝预处理罐中，向压裂返排液废水中加入碳酸钠(Na₂CO₃)和铝系聚合氯化铝(PAC)进行混凝预处理，使Ca²⁺、Mg²⁺离子形成沉淀，同时去除废水中的浊度、悬浮物、压裂液残余成分以及原油等杂质；(2)Fenton氧化：将混凝预处理后出水经压滤机压滤，进行固液分离，滤出废水泵入Fenton反应罐，H₂O₂在Fe²⁺离子的催化作用下通过Fenton氧化将废水中的难降解有机物深度氧化降解，反应时间为1.25±0.25h；(3)沉淀过滤：将经过Fenton氧化后的废水流入沉淀池，同时在废水中投加NaOH沉淀水中的Fe3+离子，溶液经沉淀后通过压滤机再次进行固液分离，滤液流入砂滤罐过滤；(4)蒸发浓缩：将过滤后的废水泵入循环列管大气蒸发器进行蒸发浓缩，废水先经循环水泵泵入蒸发器内的喷淋系统，通过布水器向塔内均匀地喷入充分雾化的废水，雾化废水在重力作用下流经通入高温蒸气的加热循环列管，加热循环列管间充填有蜂窝状填料，形成一层薄膜状水流，增加换热面积和换热时间，干燥的高晗值的空气在大功率风机的作用下由底部进入塔内，并控制蒸发器出口风速在12‑20m/s，废水流经填料表面时形成的水膜和高速流动的空气进行热交换迅速汽化成水蒸气进入气相，实现废水的蒸发浓缩，空气提供废水蒸发所需的一部分热量，另一部分热量由循环列管加热提供，之后高湿度低晗值的空气从塔顶部抽出；其余的废水回落到蒸发器底部的循环集水箱，再由循环水泵送入喷淋系统循环蒸发；空气中夹带的水滴被塔内的脱水器阻挡，回落入加热循环列管表面经再加热蒸发；(5)浓缩后的废水经由蒸发器底部管道排除，外运处理，压滤后的污泥进行外运卫生填埋处理。