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CN113582463A - 一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法 - Google Patents

一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法 Download PDF

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CN113582463A CN202110937356.8A CN202110937356A CN113582463A CN 113582463 A CN113582463 A CN 113582463A CN 202110937356 A CN202110937356 A CN 202110937356A CN 113582463 A CN113582463 A CN 113582463A
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张昕昕
李春颖
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Abstract

一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，涉及油田污水处理技术领域。本发明的目的是为了解决目前采用单一方法处理压裂返排液存在处理效果差、易造成二次污染以及处理成本高的问题。方法：将压裂返排液依次进行电催化氧化处理，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，然后投加压裂液消解剂，反应得到加药处理后的压裂返排液；再进行臭氧催化氧化，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液进行两级过滤，完成高矿化度压裂返排液的直排处理。本发明可获得一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法。

Description

一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法
技术领域
本发明涉及油田污水处理技术领域，具体涉及一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法。
背景技术
目前，我国许多油田是孔隙度低和渗透率低的油气藏，压裂作业是低渗透油田增产的一项重要措施。压裂返排液是压裂作业完成后返至地面的废液，是油田水体污染的主要污染源之一。由于压裂的过程中加入了许多化学助剂，使得压裂返排液成分复杂，具有高粘度、高COD、高含油量、高色度和高悬浮固体含量等特点，这些废液如果不能得到有效的处理，将会对水体及其他环境造成严重的污染。
目前，国内外油田处理压裂返排液的方法有固化法、微电解法、生物法、化学氧化法和化学混凝法等，如果单独采用其中的一种方法处理压裂返排液，则存在很大的局限，如处理效果差、易产生二次污染以及处理成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前采用单一方法处理压裂返排液存在处理效果差、易造成二次污染以及处理成本高的问题，而提供一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法。
一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，按以下步骤进行：
将压裂返排液依次进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，将电催化氧化处理后的压裂返排液进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，然后向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，反应20～50min，得到加药处理后的压裂返排液，所述压裂液消解剂的投加量为10～40mg/L；再将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化20～40min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液进行两级过滤，完成高矿化度压裂返排液的直排处理；所述BESI生物处理的步骤为：将电催化氧化处理后的压裂返排液加入到由厌氧区、缺氧区和好氧区组成的生物反应器内，并投加硫电子受体进行生物处理；在进行BESI生物处理时，厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg。
本发明的有益效果：
(1)本发明一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，在传统油田处理压裂返排液方法的基础上，增加了以下几点创新点：
1)BESI生物技术中，在厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg，用来提高生物处理效率。
2)在BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，所述压裂液消解剂为次氯酸钠或次氯酸，投加量为20mg/L，用以处理剩余的压裂液成分。
3)在臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；添加双氧水后，还可添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。
4)经本发明直排处理方法处理后的污水，能够达到一级A标准或一级B标准，完全满足直接外排的标准。
(2)本发明一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，采用生物处理、化学氧化和物理过滤联合的方式处理压裂返排液，首先采用电催化氧化破坏大分子有机物，同时进行气浮除油并回收，然后进行BESI生物处理降解其中的有机物，进行臭氧催化氧化处理进一步氧化其中的有机物，同时兼具去除色度和气味的作用，再利用压裂液消解剂处理剩余的压裂液成分，最后通过两级过滤装置去除其中的固形颗粒物，使得最终出水中的COD含量小于50mg/L，满足一级A排放标准，排放到自然水体中。本发明能够同时实现压裂返排液的油回收和水处理，有效减少压裂返排液储存和运输费用，解决目前采用单一方法处理压裂返排液存在处理效果差、易造成二次污染以及处理成本高的问题。
(3)本发明对于压裂返排液的处理，采用组合工艺可充分发挥各单元的优势，有效去除了压裂返排液中的有害物质，实现压裂返排液的无害化处理，保护水资源和水环境。
本发明可获得一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法。
附图说明
图1为本发明一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，按以下步骤进行：
将压裂返排液依次进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，将电催化氧化处理后的压裂返排液进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，然后向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，反应20～50min，得到加药处理后的压裂返排液，所述压裂液消解剂的投加量为10～40mg/L；再将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化20～40min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液进行两级过滤，完成高矿化度压裂返排液的直排处理；所述BESI生物处理的步骤为：将电催化氧化处理后的压裂返排液加入到由厌氧区、缺氧区和好氧区组成的生物反应器内，并投加硫电子受体进行生物处理；在进行BESI生物处理时，厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg。
本实施方式的有益效果：
(1)本实施方式一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，在传统油田处理压裂返排液方法的基础上，增加了以下几点创新点：
1)BESI生物技术中，在厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg，用来提高生物处理效率。
2)在BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，所述压裂液消解剂为次氯酸钠或次氯酸，投加量为20mg/L，用以处理剩余的压裂液成分。
3)在臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；添加双氧水后，还可添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。
4)经本实施方式直排处理方法处理后的污水，能够达到一级A标准或一级B标准，完全满足直接外排的标准。
(2)本实施方式一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，采用生物处理、化学氧化和物理过滤联合的方式处理压裂返排液，首先采用电催化氧化破坏大分子有机物，同时进行气浮除油并回收，然后进行BESI生物处理降解其中的有机物，进行臭氧催化氧化处理进一步氧化其中的有机物，同时兼具去除色度和气味的作用，再利用压裂液消解剂处理剩余的压裂液成分，最后通过两级过滤装置去除其中的固形颗粒物，使得最终出水中的COD含量小于50mg/L，满足一级A排放标准，排放到自然水体中。本实施方式能够同时实现压裂返排液的油回收和水处理，有效减少压裂返排液储存和运输费用，解决目前采用单一方法处理压裂返排液存在处理效果差、易造成二次污染以及处理成本高的问题。
(3)本实施方式对于压裂返排液的处理，采用组合工艺可充分发挥各单元的优势，有效去除了压裂返排液中的有害物质，实现压裂返排液的无害化处理，保护水资源和水环境。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：压裂返排液进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理时，同时进行气浮处理，并去除上升至压裂返排液液面的油滴。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述硫电子受体为硫酸钠、亚硫酸钠或硫代硫酸钠。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，反应30min。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述压裂液消解剂为次氯酸钠或次氯酸，投加量为20mg/L。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化30min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧的浓度为30～40mg/L；臭氧催化氧化时，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述两级过滤为依次经过一级过滤器和二级过滤器的过滤。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述一级过滤器为双滤料过滤器。
其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：所述二级过滤器为活性炭过滤器。
其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：完成直排处理后高矿化度压裂返排液的出水COD小于50mg/L。
其他步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，按以下步骤进行：
将压裂返排液依次进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理，电催化氧化产生的强氧化性的中间产物可以破坏和改变压裂返排液中的大分子有机物，使其降解成小分子有机物，为后续生物处理过程提供保障；同时进行气浮处理，并使用刮板刮出上升至压裂返排液液面的油滴，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，将电催化氧化处理后的压裂返排液进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，在进行BESI生物处理时，厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg；然后向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂次氯酸钠进一步处理剩余的压裂液成分，反应30min，得到加药处理后的压裂返排液，所述次氯酸钠的投加量为20mg/L；再将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化30min，将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化30min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧的浓度为30mg/L，臭氧有很强的氧化性，可对压裂返排液进一步氧化，同时起到去除色度和气味的作用；臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液依次经过一级过滤器和二级过滤器过滤，去除压裂返排液中固形颗粒物，出水排放到自然水体中，完成高矿化度压裂返排液的直排处理；所述BESI生物处理的步骤为：将电催化氧化处理后的压裂返排液加入到由厌氧区、缺氧区和好氧区组成的生物反应器内，并投加硫电子受体硫酸钠进行生物处理，利用微生物的硫代谢来降解压裂返排液中的有机物；所述一级过滤器为双滤料过滤器，所述二级过滤器为活性炭过滤器。
表1为采用本实施例直排处理方法对下述压裂返排液1(原水)、压裂返排液2(原水)和混合水(压裂返排液1+压裂返排液2)进行处理前后的COD含量。
表1
Figure BDA0003213305650000051
经本实施例完成直排处理后高矿化度压裂返排液的出水COD均小于50mg/L，满足一级A的排放标准。
实施例2：一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，按以下步骤进行：
将压裂返排液依次进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理，电催化氧化产生的强氧化性的中间产物可以破坏和改变压裂返排液中的大分子有机物，使其降解成小分子有机物，为后续生物处理过程提供保障；同时进行气浮处理，并使用刮板刮出上升至压裂返排液液面的油滴，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，将电催化氧化处理后的压裂返排液进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，在进行BESI生物处理时，厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg；然后向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂次氯酸钠进一步处理剩余的压裂液成分，反应40min，得到加药处理后的压裂返排液，所述次氯酸钠的投加量为40mg/L；再将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化40min，将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化30min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧的浓度为40mg/L，臭氧有很强的氧化性，可对压裂返排液进一步氧化，同时起到去除色度和气味的作用，臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液依次经过一级过滤器和二级过滤器过滤，去除压裂返排液中固形颗粒物，出水排放到自然水体中，完成高矿化度压裂返排液的直排处理；所述BESI生物处理的步骤为：将电催化氧化处理后的压裂返排液加入到由厌氧区、缺氧区和好氧区组成的生物反应器内，并投加硫电子受体亚硫酸钠进行生物处理，利用微生物的硫代谢来降解压裂返排液中的有机物；所述一级过滤器为双滤料过滤器，所述二级过滤器为活性炭过滤器。
表2为采用本实施例直排处理方法对下述压裂返排液1(原水)、压裂返排液2(原水)和混合水(压裂返排液1+压裂返排液2)进行处理前后的COD含量。
表2
Figure BDA0003213305650000061
表3为压裂返排液1(原水)、压裂返排液2(原水)和混合水(压裂返排液1+压裂返排液2)处理前的水质情况。
表3
Figure BDA0003213305650000071

Claims (10)

1.一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于该直排处理方法按以下步骤进行：
将压裂返排液依次进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理，得到电催化氧化处理后的压裂返排液，将电催化氧化处理后的压裂返排液进行BESI生物处理，得到BESI生物处理后的压裂返排液，然后向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，反应20～50min，得到加药处理后的压裂返排液，所述压裂液消解剂的投加量为10～40mg/L；再将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化20～40min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧催化氧化时，添加双氧水和硅铝载体臭氧催化填料，双氧水的投加量为0.5L/t，硅铝载体臭氧催化填料的投加量为臭氧催化氧化池容积的1/2～2/3；最后将臭氧催化氧化后的压裂返排液进行两级过滤，完成高矿化度压裂返排液的直排处理；所述BESI生物处理的步骤为：将电催化氧化处理后的压裂返排液加入到由厌氧区、缺氧区和好氧区组成的生物反应器内，并投加硫电子受体进行生物处理；在进行BESI生物处理时，厌氧污泥中添加纳米氧化锌、纳米石墨烯或纳米木质纤维素，添加量为0.1g/kg。
2.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于压裂返排液进行一级电催化氧化处理和二级电催化氧化处理时，同时进行气浮处理，并去除上升至压裂返排液液面的油滴。
3.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于所述硫电子受体为硫酸钠、亚硫酸钠或硫代硫酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于向BESI生物处理后的压裂返排液中投加压裂液消解剂，反应30min。
5.根据权利要求1或4所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于所述压裂液消解剂为次氯酸钠或次氯酸，投加量为20mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于将加药处理后的压裂返排液臭氧催化氧化30min，得到臭氧催化氧化后的压裂返排液，臭氧的浓度为30～40mg/L；臭氧催化氧化时，添加双氧水后，还添加硫酸亚铁，双氧水与硫酸亚铁的摩尔比为(1～2)：1。
7.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于所述两级过滤为依次经过一级过滤器和二级过滤器的过滤。
8.根据权利要求7所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于所述一级过滤器为双滤料过滤器。
9.根据权利要求7所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于所述二级过滤器为活性炭过滤器。
10.根据权利要求1所述的一种高矿化度压裂返排液的直排处理方法，其特征在于完成直排处理后高矿化度压裂返排液的出水COD小于50mg/L。
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