專利名稱：微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，屬于石油開采 污水處理領域。
背景技術(shù)：
地層壓裂作業(yè)中排出的殘余壓裂液中，含有增稠劑(如胍膠)、甲醛、石油類和各 種添加劑。如果壓裂作業(yè)中排出的壓裂液不經(jīng)過處理而外排，將會對周圍環(huán)境造成極大的 危害，尤其是對農(nóng)作物、植物及灌溉、飲用水系統(tǒng)造成污染。壓裂液中氣味十分難聞，其中大 量的有機物很難去除。一般壓裂液具有高穩(wěn)定性、高粘度和高COD等特點。由于添加劑種 類繁多，壓裂液的凈化處理相對來說很困難。一般壓裂反排液的主要處理方法有
1、生化處理例如在文獻“何紅梅，生物法處理壓裂反排液的實驗研究，《西南石油大學 學報》，2004(4) ”中，主要是將作業(yè)后得到的壓裂反排液儲存在廢液池中。利用微生物的生 命活動過程，對廢水中的污染物進行轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化作用，從而使廢水得到凈化的處理方法。微 生物如果能以廢水中污染物作為營養(yǎng)源，經(jīng)過分解和合成代謝作用，降解污染物而達到污 水處理效果。這種方法缺點是，壓裂反排液中成分多樣而復雜的，生化性很差，所以能找到 分解所有污染物的微生物很困難，效果差，而且處理時間很長，一般需要半個月甚至更長， 投資大，成本高。2、絮凝和吸附例如在文獻“《化工時刊》2003，17 (11)”中，主要是將利用無機和 有機絮凝劑，高分子絮凝劑，活性炭等有絮凝和吸附能力的試劑對壓裂反排液的處理，可 使壓裂反排液的CODcr值從2 298 mg/ L下降到597mg/L，COD的去除率達74 %，處理 后廢水水質(zhì)大大得到改善，為后續(xù)處理減輕了負擔，具有很好的實用價值。此種方法處 理能力有限，一般只作為預處理方法。3、化學氧化例如在文獻“涂磊，壓裂返排液物理化學法達標治理研究，《西南石 油大學學報》，2007(11)”中，這是目前壓裂反排液處理和降低COD最有效和最核心的方法。 常用的氧化劑有高錳酸鉀、O2、03、C102、Cl2、NaC10、HC10、H202、H202/Fe2+ 等，其中 H202/Fe2+ 組 成的芬頓試劑及類芬頓試劑是非常有效的氧化劑。為了降低成本和處理時間，一般對于高 COD值的壓裂反排液來說，化學方法與其他方法聯(lián)用才可有效處理壓裂反排液，處理時間需 要6-7個小時，成本較高。4、化學氧化，例如中國專利文獻“馮久志，壓裂反排液回收處理工藝，中國專利， 200610010499X，公開號，CN1915867”中，絮凝和吸附，生化處理等各種方法聯(lián)合使用化學 氧化效果好，時間短，但處理成本高，對高COD值的污水處理效果較差；絮凝和吸附一般作 為預處理效果好；生化處理效果好，但處理時間長，單一一種處理方法很難能夠很好處理壓 裂反排液，在實際生產(chǎn)中通常將這幾種方法聯(lián)合使用。利用絮凝，氧化，絮凝方法可以將壓 裂反排液達到國家排放標準。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有壓裂反排液處理技術(shù)存在的上述不足，提供一種微波快 速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，本發(fā)明采用微波催化技術(shù)來加快氧化和吸附過 程，從而加快氧化和吸附速度，提高氧化和吸附的效率，可實現(xiàn)壓裂反排液的連續(xù)化和半連 續(xù)化處理。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其特征在于，包括如下步驟a、 絮凝后的壓裂反排液IOOml中加入I-IOg吸附劑，在微波功率為150-750W的條件下微波催 化1一 15分鐘；b、過濾后加入芬頓試劑再在微波功率為150-750W的條件下微波1_15分 鐘；C、調(diào)節(jié)PH為10-14，過濾后再加入l_5g吸附劑并在微波功率為150-750W的條件下微 波1-15分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。所述的吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例 的混合物。所述的芬頓試劑為l-7ml H2O2和0. I-IgFeSO4 · 7H20,且先加入FeSO4 · 7H20再加
ΛΗ2Ο2。所述調(diào)節(jié)PH為10-14是加入的10%Na0H溶液。所述絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7-11，粘度為 12-18mPa · s。所述壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為10-14后，攪拌1-10分鐘并靜置 1-20分鐘后再過濾。采用本發(fā)明的優(yōu)點在于
一、本發(fā)明采用微波催化技術(shù)來加快氧化和吸附過程，從而加快氧化和吸附速度， 提高氧化和吸附的效率，可實現(xiàn)壓裂反排液的連續(xù)化和半連續(xù)化處理，投資小，成本低，處 理速度很快，效率高。二、本發(fā)明中，絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7_11， 粘度為12-18mPa · s，絮凝后壓裂反排液的初始PH值為7_11，正好是氧化鋁、活性炭、二氧 化鈦、炭黑中的一種或幾種物質(zhì)發(fā)揮吸附功能的適宜PH，經(jīng)第一次氧化鋁、活性炭、二氧化 鈦、炭黑中的一種或幾種物質(zhì)微波催化吸附后，體系的PH降低為1-6，也是下一步微波催化 芬頓試劑氧化的適宜PH。三、本發(fā)明中，芬頓試劑氧化后加NaOH調(diào)節(jié)PH為10-14后，攪拌1_10分鐘靜置 1-20分鐘后再過濾即可除去紅褐色狗(OH) 3沉淀。四、本發(fā)明中，第二次加入氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種物質(zhì)的 吸附劑后微波過程中使得處理液里未反應的二價鐵離子被吸附除去，避免還原性二價鐵離 子造成COD升高，省去曝氣過程。二、本發(fā)明中，通過微波催化作用，氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾 種物質(zhì)發(fā)揮作用的時間不但顯著減少，而且用量也顯著較少，效果反而有所提高，
三、本發(fā)明中，通過微波催化氧化作用，芬頓試劑發(fā)揮氧化作用的時間顯著減小，可操作性顯著增加，
四、本發(fā)明中，通過采用氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種物質(zhì)，芬頓試劑氧化處理這樣方法，可以有效處理壓裂反排液，它投資小，運行成本低，效率高，簡便，可 用于石油開采污水處理行業(yè)。五、在微波催化氧化下，利用氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種物質(zhì)或幾種 和芬頓試劑吸附和氧化，可以將COD值高達5250 mg/ L和色度很差的壓裂反排液處理成 COD值為140mg/L的澄清的溶液，達到國家二級排放標準且可重復利用，適用于井下作業(yè)壓 裂施工返排液的無害化處理。六、本發(fā)明能對井下作業(yè)污水進行有效的處理，使其達標排放或再利用，不僅消除 了環(huán)境污染，節(jié)約水資源，而且可以降低井下作業(yè)成本、保障油氣田的正常生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā) 展，不僅具有明顯的經(jīng)濟效益，而且具有重要的社會效益，具有很大的推廣應用前景，同時 對于石油行業(yè)其它污水處理技術(shù)都有指導意義。
具體實施例方式實施例1
一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，包括如下步驟a、絮凝后的壓 裂反排液IOOml中加入Ig吸附劑，在微波功率為750W的條件下微波催化15分鐘；b、過濾 后加入芬頓試劑再在微波功率為750W的條件下微波1分鐘；C、調(diào)節(jié)PH為10，過濾后再加 入Ig吸附劑并在微波功率為750W的條件下微波15分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。其中，吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例 的混合物。芬頓試劑為7ml H2O2 和 0. IgFeSO4 · 7H20,且先加入 FeSO4 · 7H20 再加入 H2O2。另 外，調(diào)節(jié)PH為10是加入的10%Na0H溶液。絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7_11，粘度為 12-18mPa · s。壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為10后，攪拌10分鐘并靜置1分鐘后再過
濾ο實施例2
一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，包括如下步驟a、絮凝后的壓 裂反排液IOOml中加入IOg吸附劑，在微波功率為150W的條件下微波催化1分鐘；b、過濾 后加入芬頓試劑再在微波功率為150W的條件下微波1分鐘；C、調(diào)節(jié)PH為14，過濾后再加 入5g吸附劑并在微波功率為15W的條件下微波1分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。其中，吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例 的混合物。芬頓試劑為Iml H2O2和IgFeSO4 · 7H20,且先加入FeSO4 · 7H20再加入H2O20調(diào)節(jié) PH為14是加入的10%Na0H溶液，但并不局限于NaOH溶液。絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7_11，粘度為 12-18mPa · s。壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為14后，攪拌1分鐘并靜置20分鐘后再過濾。實施例3一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，包括如下步驟a、絮凝后的壓 裂反排液IOOml中加入5g吸附劑，在微波功率為500W的條件下微波催化8分鐘；b、過濾后 加入芬頓試劑再在微波功率為500W的條件下微波10分鐘；C、調(diào)節(jié)PH為12，過濾后再加入 3g吸附劑并在微波功率為500W的條件下微波8分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。其中，吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例 的混合物。所述的芬頓試劑為H2O2和0. 7gFeS04 ·7Η20，且先加入!^eSO4 ·7Η20再加入Η202。 調(diào)節(jié)PH為12是加入的10%Na0H溶液。絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7_11，粘度為 12-18mPa · s。壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為12后，攪拌7分鐘并靜置10分鐘后再過
濾ο實施例4
一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，包括如下步驟a、絮凝后的壓 裂反排液IOOml中加入IOg吸附劑，在微波功率為650W的條件下微波催化15分鐘；b、過 濾后加入芬頓試劑再在微波功率為150W的條件下微波13分鐘；C、調(diào)節(jié)PH為14，過濾后再 加入Ig吸附劑并在微波功率為750W的條件下微波2分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。其中，吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例 的混合物。芬頓試劑為Iml H2O2 和 0. 9gFeS04 · 7H20,且先加入 FeSO4 · 7H20 再加入 H2O2。另 外，調(diào)節(jié)PH為14是加入的10%Na0H溶液。絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值7_11，粘度為 12-18mPa · s。壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為14后，攪拌10分鐘并靜置1分鐘后再過
濾ο實施例5
取IOOml絮凝后的壓裂反排液，加入2g氧化鋁和二氧化鈦的混合物，在微波功率為 225W條件下微波10分鐘，過濾氧化鋁和二氧化鈦，再加入:3ml H2O2和0. 3gFeS04 · 7H20組 成的芬頓試劑放入微波反應器中，在微波功率225W催化氧化5min ；用10%Na0H溶液調(diào)節(jié)PH 為13，過濾紅褐色!^e (OH)3沉淀，加入氧化鋁和二氧化鈦各lg，在微波功率為225W下微波 吸附6min，過濾氧化鋁和二氧化鈦得到濾液。蘭州連華科技有限公司的5B-;3B型COD速測 儀的測試表明，可以將COD值為5250 mg/ L壓裂返排液降低到220mg/ L，溶液澄清無可視 雜質(zhì)。氧化鋁和二氧化鈦的粒徑75 μ m-100 μ m,H202體積分數(shù)35%，芬頓試劑的添加順序 先加 FeSO4 · 7H20,再加 H2O2 實施例6
取IOOml絮凝后的壓裂反排液，將所得濾液取出100ml，加入5g活性炭和Ig 二氧 化鈦，在微波功率為225W條件下微波8min，過濾活性炭和二氧化鈦，再加入:3ml H2O2和 0. 3gFeS04 · 7H20組成的芬頓試劑放入微波反應器中，在微波功率225W催化氧化5min ；用 10%Na0H溶液調(diào)節(jié)PH為13，過濾紅褐色!^e (OH) 3沉淀，加入2g活性炭和Ig 二氧化鈦，在微波功率為225W下微波吸附6min，過濾活性炭和二氧化鈦得到濾液。蘭州連華科技有限公司 的5B-;3B型COD速測儀的測試表明，可以將COD值為5250 mg/ L壓裂返排液降低到140mg/ L,溶液澄清無可視雜質(zhì)?；钚蕴亢投趸伒牧?0 μ m-100 μ m, H2O2體積分數(shù)35%，芬 頓試劑的添加順序先加I^eSO4 · 7H20，再加H202。
權(quán)利要求
1.一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其特征在于，包括如下步驟 a、絮凝后的壓裂反排液IOOml中加入l_10g吸附劑，在微波功率為150-750W的條件下微波 催化1一15分鐘；b、過濾后加入芬頓試劑再在微波功率為150-750W的條件下微波1_15分 鐘；C、調(diào)節(jié)PH為10-14，過濾后再加入l_5g吸附劑并在微波功率為150-750W的條件下微 波1-15分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其特征在 于所述的吸附劑為粉末氧化鋁、活性炭、二氧化鈦、炭黑中的一種或幾種按任意比例的混 合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其特征在 于所述的芬頓試劑為l-7ml H2O2和0. I-IgFeSO4 ·7Η20，且先加入FeSO4 ·7Η20再加入H2O20
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其 特征在于所述調(diào)節(jié)PH為10-14是加入的10%Na0H溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其 特征在于所述絮凝后的壓裂反排液的原始COD值為5000-6000 mg/ L，PH值為7_11，粘度 為 12-18mPa · s。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，其 特征在于所述壓裂反排液經(jīng)芬頓試劑氧化再調(diào)節(jié)PH為10-14后，攪拌1-10分鐘并靜置 1-20分鐘后再過濾。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波快速催化處理石油開采的壓裂反排液的方法，包括如下步驟a、絮凝后的壓裂反排液100ml中加入1-10g吸附劑，在微波功率為150-750W的條件下微波催化1—15分鐘；b、過濾后加入芬頓試劑再在微波功率為150-750W的條件下微波1-15分鐘；c、調(diào)節(jié)pH為10-14，過濾后再加入1-5g吸附劑并在微波功率為150-750W的條件下微波1-15分鐘；d、過濾得到處理的壓裂反排液。本發(fā)明采用微波催化技術(shù)來加快氧化和吸附過程，從而加快氧化和吸附速度，提高氧化和吸附的效率，可實現(xiàn)壓裂反排液的連續(xù)化和半連續(xù)化處理。
文檔編號C02F9/08GK102145952SQ20101052517
公開日2011年8月10日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者劉國良, 孫虎, 廖樂軍, 張冕 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司