压裂液处理

日处理50m3油井压裂返排液系统设计 摘要：本文主要是设计一压裂液反排处理系统，能够可移动地，灵活的处理单个油气井的压裂反排液，因此设计主要遵循占地少，效率高的原则。压裂液因众多添加剂的加入而具有高COD值，高稳定性，高粘度的特点，且可生物降解能力差，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废水中去除。本设计先进行混凝隔油的预处理，以减少后续处理的负荷，然后再进行ASBR-SBR的生化处理。 关键词：压裂反排液，ASBR-SBR工艺，可移动系统 Day handles 50m oil well fracturing fluid system design ABSTRACT: This paper is mainly to design a fracturing fluid anti exhaust treatment system, moveable, flexible processing single fracturing reverse drainage, so the design follows the principle of less land occupation, high efficiency.Fracturing fluid with many additives and high COD value, high stability, high viscosity characteristics, and biodegradable ability is poor, particularly difficult to purify the hydrophilic organic additives, difficult to removal from waste water.The design of first coagulation grease pretreatment, to reduce subsequent processing load, then ASBR-SBR biochemical treatment. Key words: fracturing the liquid discharge, ASBR-SBR technology, mobile system 1 绪论 压裂作业中排出的残余压裂液中有胍胶，甲醛，石油类及其它各种添加剂，如果反排至地面不经过处理而外排，将会对周围环境，尤其是农作物及地水系统造成污染。常用的化学、物理化学方法处理该废水，COD去除率不高，多步处理后仍然不能达标排放。经大量文献的查阅和，我确定了压裂反排液的处理，按本方案进行处理后，可使废水的达标排放，能极大地减轻外排废水的影响。 2 压裂液的水质水量 本次设计的处理水量为50 m3/d，按稳态流动设计。设计时主要考虑COD，悬浮固体及油类物质的去除。该废水的水质参数见下表。 表2-1 压裂废水的水质参数 项目 PH 油类 SS COD BOD 原始值 7.3 45 250 10000 2800 标准值 6~9 10 150 120 30             注：标准为《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》二级 3 目前国内外压裂反排液的处理技术现状 目前国内处理压裂反排液的方法有化学混凝，化学氧化，生物处理，物理处理等。 1 混凝法。 混凝法是当前各油田去除废水固体悬浮物及多种可溶性物质比较经济可行的方法，通过混凝, 可以使废水的各项污染指标( 如COD、色度、悬浮物、重金属离子等)得到大幅度的降低。混凝处理剂要具有絮凝能力强, 沉降速度快, 分层效果好, 絮凝体体积小, 且在碱性和中性条件下均有同等效果。 常用的混凝剂有铝系和铁系两大类。采用聚合氯化铝(PAC)作为混凝剂，得到的絮状物很丰富，细小，松散且不稳定。所需药剂投放量少，有利于后处理，而且去除率高，对原水pH值影响小，可作为石化污水回收处理的混凝剂。铁盐处理剂的水解产物比铝盐密实，对废液中脱稳后胶粒的作用能力好，但铁盐处理剂对废液COD的去除效率不如铝盐。 2 催化氧化法。主要有Fenton 试剂氧化，次氯酸钠氧化，纳米光催化氧化，超临界，水氧化等。主要原理都是激发出的羟基自由基( ·OH) 氧化能力很强, 可使有机结构发生碳链裂解, 氧化为CO2 和H2O。 3 微电解反应。它集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化、络合及电沉积等作用于一体。电化学反应在溶液中形成电场效应, 破坏溶液中分散的胶体粒子的稳定体系, 胶体粒子向相反电荷的电极移动, 沉积或吸附在电极上, 从而去除废水中的悬浮态和胶体态的污染物质。电极反应产物具有高的化学活性, 其中新生原子态的[H]和新生态的Fe2+能与废水中的许多组分发生氧化还原作用, 破坏有机高分子的发色或助色基团, 失去发色能力, 使大分子物质分解为小分子物质, 使难降解的物质转变成易降解的物质。 4 生物法。微生物广泛分布于土壤、空气和水体等自然环境中。废水和微生物群体在处理构筑物中充分接触时, 一方面微生物通过分解代谢, 使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解而无机化, 使废水得以净化; 另一方面部分有机物则被合成为微生物的细胞质。微生物的细胞质虽然也是有机物质, 但微生物是以悬浮状态存在于水中的, 相对地说个体比较大, 也比较容易凝聚, 可以同废水中的其它一些物质( 包括一些被吸附的有机物和某些无机的氧化产物以及菌体的排泄物) 通过物理凝聚作用一起沉淀或上浮, 从而与废水分离。 4 设计方法及设计思路 4.1 设计方法 在了解压滤反排液情况的基础上，参考相关资料文献，同时结合现有的压滤反排液处理设计实例，提出几种可行性设计方案，最后，从技术，经济效益和环境效益方面考虑，选择可行性高的方案。 4.2 设计原则 选用技术先进，运行稳定，投资和处理成本合理的污水污泥处理技术，慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术，新工艺，新材料和新设备，使污水处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定的达标排放。应充分考虑安全运行的要求。 5 处理方案的比较及选择。 压裂废水成分复杂，COD值高，运用单一的生化处理不能达到排放要求，故在生化处理之前采用混凝工艺，使废水的各项污染指标( 如COD、色度、悬浮物、重金属离子等)得到大幅度的降低，为后续处理的顺利运行和达标排放创造条件，然后用ASBR-SBR工艺进行生化处理后达标排放。 1.混凝处理。 经试验研究，凝剂PFS、PAC效果较好，因此考虑将这两种混凝剂进行复配，以期达到最佳处理效果。由混凝处理实验研究可知，探井压裂液的最佳混凝条件为：在pH值为7时，分别投加2 0(30mg／L的PFS和PAC，污泥体积约20％，CODer去除率达70％左右。 2.隔油处理。隔油池是去除含油废水中浮油最常用的构筑物，其结构与沉淀池基本相似，常用的有平流式和斜流式两种形式。平流式隔油池构造简单，效果稳定，运行管理方便，但占地大，除油的效率低。斜板隔油池在平流式隔油池内部安装很多的平行板或波纹板，除油的效率比平流式隔油池高，占地也少，但斜板隔油池结构复杂，斜板挂油易堵，需定期清洗。因为本设计中水量小，又是可移动设备，故选用平流式隔油池，以便于运行管理。 3.ASBR。ASBR是厌氧序批式反应器的简称。这在厌氧活性污泥法等的研究基础上提出并发展的一种新型高效厌氧反应器，这种工艺能克服污泥流失的问题，且能在反应器内培养出沉降性能好，活性高的颗粒污泥，具有较高的污泥停留时间（SBR）和较低的水力停留时间。ASBR运行上类似于厌氧接触，但ASBR的固液分离在反应器内部进行，不需要另设澄清池；另外ASBR中不需设置UASB中复杂的三相分离器，具有工艺简单，投资省，操作灵活，生化反应推动力大，且耐冲击，适应水质水量变化等优点，目前已成为废水厌氧生物处理的研究热点。本设计中ASBR的运行周期为12h，采用回流搅拌进行间歇搅拌，污泥浓度约为18000mg/L.COD去除率可达80%左右。 4.SBR。SBR是好氧序批式反应器的简称。SBR的运行工况以问歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。本设计中SBR的运行周期为4h,在反应阶段采用橡胶膜曝气头曝气，污泥浓度约为4800mg/L，COD的去除率约85%。 ASBR--SBR工艺艺首先是通过ASBR系统的厌氧反应提高废水的可生化性，同时利用反应器内厌氧氨氧化细菌降解其中的一部分氨氮，然后再通过SBR系统的生物降解以及硝化反硝化作用达到去除COD和氨氮的目的。 进水              反应            沉淀              出水 图5-1  ASBR-SBR的运行周期 6 工艺流程 6.1 工艺流程图 原水 泥饼 图6-1  工艺流程图 6.2 设计的每个处理过程后的水质参数 表6-1  每个处理过程的水质参数 项目 油类 SS COD BOD 原始值 45 250 10000 2800 混凝后         隔油后 10 180 3000 1200 ASBR后   150 800 250 SBR后   120 120 30 标准值 10 150 120             7 结论 用本设计处理压裂反排液基本能达到排放标准，但相对于可移动系统来讲，占地面积过大；用药量大，人员费用大，计算下来每方水的处理成本高。同时，由于处理流量小，某些常规的生化处理设备不好选择，需要定制。 参考文献： (1) 李亚新，李玉瑛, 厌氧生物处理新工艺—厌氧序批式反应器,(太原理工大学环境工程系，山西太原525548)          (2)沈耀良,王宝贞. 废水生物处理新技术.北京中国环境科学出版社2001 (3)永泽满，淹泽章著，陈振兴译．高分子水处理剂．北京：化学工业出版社1985． (4)张自杰．废水处理理论与设计．北京：中国建筑工业出版社。2003． (5)曾科编. 《污水处理厂设计与运行》. 化学工业出版社，2001； (6)高廷耀编. 《水污染控制工程》（下册），第三版. 高等教育出版社，2007。