專利名稱：壓裂返排廢水的處理方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油勘探開發(fā)過程中，一種對壓裂施工產(chǎn)出的返排廢水的處理方法和利用該方法對壓裂的返排廢水進行處理的裝置。
背景技術：
在石油和天然氣開采中，壓裂工藝是油氣井增產(chǎn)的一項常規(guī)技術措施。簡單說來，它是利用高壓泵將高粘度液體，以大排量壓入井下地層，使地層形成裂縫而利于油氣產(chǎn)出。壓裂成功后，壓裂液將與井下其它液體一起返回地面。為了提高壓裂效果，壓裂液中常用的添加劑有增粘劑如羥基胍膠，黃原膠和聚丙烯酰胺等；破膠劑如碳酸氨鹽，氧化鈣等；緩沖劑碳酸氫鈉，富馬酸等；粘土穩(wěn)定劑氯化鈣，聚合羥基鋁等；減阻劑陽離子聚丙烯酰胺等。此外還有殺菌劑等。
由于壓裂業(yè)液中使用多種添加劑，使返排廢水的CODcr值可達到10000mg/L以上，給廢水處理造成困難。
目前處理壓裂返排液的方法有經(jīng)混凝等簡單處理后，回注地層，其困難在于要有合適的回注井，要求回注井距離不遠，回注容量大且不污染地下水；另一方法是將返排廢水與廢棄鉆井泥漿混合后，加固化劑固化后填埋，該方法的缺點是成本高。
又由于壓裂返排廢水屬一次性排放，水量不大，通常不超過200m3，加上油井井位分散，因此要求廢水處理方法和設備應符合上述特點的要求。為了實現(xiàn)環(huán)保排放，解決的上述難題，使得處理效果達到國家排放標準GB8978-1996，主要是降低排放水的CODcr值，經(jīng)對比研究混凝、電解、吸附和生化處理等多種污水處理方法，認為混凝處理選用氧化性助凝劑有助于提高處理效率、內(nèi)電解可提高廢水的可生化性并去除金屬離子，利用吸附方法可縮短生化處理時間，利用培養(yǎng)和馴化的微生物菌群可提高污水處理效率，并形成了如下的壓裂返排廢水處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種處理壓裂返排廢水的方法，包括混凝、內(nèi)電解、吸附處理和生化處理過程，主要特征在于按照以下處理步驟完成污水處理A、將壓裂返排廢水進行混凝處理。以聚合硫酸鐵為混凝劑，用量為2000～3500mg/L，以漂白粉為助凝劑，用量為3500～4500mg/L，加入到壓裂返排廢水中。為加速絮體沉降，還可以再加入5~10mg/L的SW205促凝劑，進行攪拌和候凝，直到產(chǎn)生的污泥體積占沖刷體積(污泥體積與混凝后的廢水體積之和)的25％左右，污泥經(jīng)離心甩干后，可填埋。
B、將混凝后的廢水進行內(nèi)電解處理。以碳質(zhì)和鐵屑的體積比1∶0.5，用活化劑？活化，廢水與Fe/C按接觸時間為0.5小時；廢水先調(diào)pH值，處理至出水的pH值比引入的混凝后廢水PH增加2.5時完成；若廢水中存在Pb，Cr等金屬，可用石灰將pH調(diào)為強堿性，即PH為10，以去除Pb，Cr等金屬離子。
C、吸附處理。將經(jīng)內(nèi)電解后的廢水進行活性碳吸附處理，活性碳吸附柱內(nèi)裝粒狀活性碳，吸附平衡時間為30分鐘。
D、生化處理。上述A、B、C任意步驟產(chǎn)生的廢水都可進行生化處理。將1000毫升10％濃度的葡萄糖溶液中加入磷酸鹽類0.2克，尿素0.2克，于空氣中靜置7天，產(chǎn)生灰綠色菌團；把該菌團引入混凝后的壓裂返排水，逐漸增加混凝后的壓裂返排水的比例，從20％至40％，而后60％至80％，直至100％的壓裂返排水，使菌團受到馴化，馴化時間3-4天，馴化后菌團作為生化處理用的菌種；將經(jīng)馴化后的菌種，引入需要處理的廢水中，菌種用量與廢水量的體積比為1∶500，攪拌混合后靜置，則生化開始，靜置時間為7天，生化處理過程中曝氣，則生化速度提高1倍；生化處理后的廢水可用過濾器或砂濾器將水與菌團分離。菌可留作處理其它廢水時使用，廢水可實現(xiàn)達標排放。
上述處理方法還可根據(jù)時間和經(jīng)費需要，混凝處理后，不進行內(nèi)電解和吸附處理，或只進行內(nèi)電解，不進行吸附處理，就直接進行生化處理，這樣的處理過程，只要相應延長生化處理的時間，也可實現(xiàn)污水達標排放。例如，混凝后直接進行生化處理，在20℃條件下，需30天，才使CODcr降為100mg/L以下；若原水經(jīng)混凝→內(nèi)電解→吸附→生化處理，且生化時曝氣，則只需7天。
為了方便實現(xiàn)上述的壓裂返排污水處理方法，依據(jù)上述方法的各項處理步驟，特別設計出一套相應的壓裂返排污水處理裝置，該裝置由帶有攪拌器的廢液儲罐、內(nèi)電解柱、中間水池、活性碳吸附柱、生化池和砂濾器構(gòu)成，且各個罐、處理反應柱和池之間由水管或帶泵水管依次連接。
由于上述混凝處理和生化處理都可在井場的廢液罐或廢水池內(nèi)進行，簡便易得。而內(nèi)電解柱和活性碳吸附柱及其它附件(中間水箱，泵等)，井場不配備，可根據(jù)需要安裝在一輛專車提供。只要該車到井場，則處理即可在當?shù)剡M行，免除廢水運輸問題。


圖1、壓裂返排廢水處理工藝流程2、壓裂返排廢水處理裝置示意圖，包括廢液儲罐(或廢液池)，攪拌器，內(nèi)電解柱，中間水池(箱)，活性碳吸附柱，生化池和砂濾器，由水管和水泵等依次連接而成。
具體實施例方式實施例一某油田的壓裂返排廢水主要污染指標如表1所示。
表1廢水污染指標實測值(除pH，色度外，單位皆為mg/L)

從表1可見，CODcr為最主要的污染物，本發(fā)明主要針對CODcr的去除為目標，在CODcr去除的過程中，其它污染皆得到去除；本例采用混凝--內(nèi)電解--吸附--生化的處理工藝流程，處理方法和結(jié)果如下①混凝廢水(CODcr＝8470mg/L)中加入聚合硫酸鐵2500mg/L，攪拌，同時加入漂白粉4000mg/L，靜止后，測上清液CODcr＝4980mg/L，去除率為41.2％；②混凝出水通過Fe/C柱，使水與Fe/C接觸時間為30min，測出水的CODcr＝3760mg/L，去除率9.8％。
③將內(nèi)電解出水通過活性炭吸附柱，使水在柱內(nèi)停留時間為30分鐘，測出水CODcr＝2650mg/L，去除率為29.5％；④將活性碳吸附出水置于罐中，進行生化處理，靜置每4天測一次CODcr值，其結(jié)果如表2所示(操作溫度為18±5℃)。
表2生化處理結(jié)果與時間的關系

由表2可見經(jīng)16天生化處理，廢水CODcr可達到一級排放標準。
生化處理后水樣經(jīng)砂濾，測各項指標，皆能滿足一級排放標準要求，如表3所示。
表3經(jīng)混凝--內(nèi)電解--吸附--生化處理的污水指標

實施例二用上述同一口井的返排廢水，使用混凝--內(nèi)電解--生化處理法進行處理。
①混凝廢水(CODcr＝8470mg/L)中加入聚合硫酸鐵2500mg/L，攪拌，同時加入漂白粉4000mg/L，靜止后，測上清液CODcr＝4980mg/L，去除率為41.2％；②混凝出水通過Fe/C柱，使水與Fe/C接觸時間為30min，測出水的CODcr＝3760mg/L，去除率9.8％。
③按前述返排污水處理方法中的D生化處理步驟，進行生化處理，結(jié)果如表4所示。
表4混凝出水直接生化處理的結(jié)果

由表4可見，采用混凝—內(nèi)電解后直接生化處理，經(jīng)28天后，CODcr值已降為100mg/L以下，可實現(xiàn)達標排放。
實施例三用上述同一口井的返排廢水，使用混凝--生化處理法進行處理。
首先，混凝操作同實施例一中的①混凝，出水CODcr＝4980mg/L；然后，按前述返排污水處理方法中的D生化處理步驟，進行生化處理，結(jié)果如表5所示。
表5混凝出水直接生化處理的結(jié)果

由表5可見，混凝出水直接生化處理，經(jīng)40天后，CODcr值已降為100mg/L以下，可實現(xiàn)污水達標排放。
權(quán)利要求
1.一種處理壓裂返排廢水的方法，包括混凝、內(nèi)電解、吸附處理和生化處理過程，其特征在于按照以下處理步驟依次進行污水處理A、將壓裂返排廢水進行混凝處理。以聚合硫酸鐵為混凝劑，用量為2000～3500mg/L，以漂白粉為助凝劑，用量為3500～4500mg/L，加入到壓裂返排廢水中。為加速絮體沉降，還可以再加入5~10mg/L的SW205促凝劑，進行攪拌和候凝，直到產(chǎn)生的污泥體積占沖刷體積(污泥體積與混凝后的廢水體積之和)的25％左右，污泥經(jīng)離心甩干后，可填埋。B、將混凝后的廢水進行內(nèi)電解處理。采用碳質(zhì)和鐵屑的體積比1∶0.5的Fe/C柱，廢水與Fe/C柱按接觸時間為0.5小時；廢水先調(diào)pH值，處理至出水的pH值比引入的混凝后廢水PH增加2.5時完成；若廢水中存在Pb，Cr等金屬，可用石灰將pH調(diào)為強堿性，即PH為10，以去除Pb，Cr等金屬離子。C、吸附處理。將經(jīng)內(nèi)電解后的廢水進行活性碳吸附處理，活性碳吸附柱內(nèi)裝粒狀活性碳，吸附平衡時間為30分鐘。D、生化處理。將1000毫升10％濃度的葡萄糖溶液中加入磷酸鹽類0.2克，尿素0.2克，于空氣中靜置7天，產(chǎn)生灰綠色菌團，把該菌團引入混凝后的壓裂返排水中馴化，馴化時間3-4天，馴化后菌團作為生化處理用的菌種，引入需要處理的廢水中，菌種用量與廢水量的體積比為1∶500，攪拌混合后靜置，則生化反應開始，約16天后，將水與菌團分離，廢水可達標排放。
2.如權(quán)利要求1所述的壓裂返排廢水的方法，其特征在于依次進行A步驟混凝和B步驟內(nèi)電解后，將內(nèi)電解出水直接進行D步驟生化處理，延長生化反應時間，靜置28天以上。
3.如權(quán)利要求1所述的壓裂返排廢水的方法，其特征在于進行A步驟混凝后，將混凝出水直接進行D步驟生化處理，延長生化反應時間，靜置約40天以上。
4.依據(jù)權(quán)利要求1所述的壓裂返排廢水的方法，形成相應的壓裂返排污水處理裝置，其特征在于該裝置包括帶有攪拌器的廢液儲罐、Fe/C內(nèi)電解柱、中間水池、活性碳吸附柱、生化池和砂濾器，并由水管或帶泵水管依次連接構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的壓裂返排污水處理裝置，其特征在于所述的Fe/C內(nèi)電解柱和活性碳吸附柱，水管或帶泵水管，可車載提供。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種對壓裂施工產(chǎn)出的返排廢水的處理方法和利用該方法對壓裂的返排廢水進行處理的裝置。壓裂液中常用的添加劑，使返排廢水的COD
文檔編號C02F9/14GK1566000SQ03147870
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者田栓魁, 孟凡彬, 王萬福, 諸林 申請人:天津大港油田集團石油工程有限責任公司, 西南石油學院, 大港油田集團有限責任公司