本發(fā)明屬于油氣田污水治理，更具體地說，是涉及一種用于壓裂返排液的制堿工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水力壓裂是一項(xiàng)廣泛應(yīng)用的油氣井增產(chǎn)措施，水力壓裂法是目前開采天然氣的主要形式，要求用大量摻入化學(xué)物質(zhì)的水(即壓裂液)灌入頁巖層，進(jìn)行液壓碎裂以釋放天然氣。壓裂返排液主要指在壓裂施工后，從油氣井中返排出的殘余壓裂液，成分主要包括：高分子聚合物、高濃度胍膠等多種化學(xué)藥劑，其次是srb菌、硫化物和總鐵、總硫等。返排至地面的壓裂液稱為壓裂返排液如果不經(jīng)過處理而外排，將會(huì)對周圍環(huán)境，尤其是農(nóng)作物及地表水系造成污染。

2、目前油氣田開采過程中，面對水力壓裂使用大量的水資源和壓裂返排液污染嚴(yán)重的問題，無論從成本還是從環(huán)?？紤]，返排液的重復(fù)利用都是油氣田工業(yè)發(fā)展的未來趨勢。但是壓裂返排液目前大部分使用回注、儲(chǔ)存、焚燒等方式進(jìn)行處理，以上幾種處理方式都對環(huán)境有潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)，如：回注會(huì)影響地下水，焚燒會(huì)產(chǎn)生有害氣體，存儲(chǔ)會(huì)散發(fā)出惡臭味道等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于壓裂返排液的制堿工藝及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)對壓裂返排液處理方式對環(huán)境有潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題，同時(shí)將壓裂返排液制備得到高附加值的碳酸氫鈉，提高壓裂返排液處理經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種用于壓裂返排液的制堿工藝，包括以下步驟：

3、對壓裂返排液進(jìn)行除雜處理，經(jīng)過除雜處理后的水質(zhì)滿足：石油類含量≤5mg/l，總硬度≤300mg/l，二氧化硅≤10mg/l，污水中懸浮物濃度≤10mg/l；

4、對經(jīng)除雜處理的壓裂返排液進(jìn)行過濾處理，然后使用dtro工藝對壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理；

5、使用納濾膜工藝對經(jīng)過濃縮處理的壓裂返排液進(jìn)行分鹽處理，得到只含有氯化鈉的納濾產(chǎn)水和同時(shí)含有氯化鈉、硫酸鈉和雜質(zhì)污染物的納濾濃水；

6、對納濾濃水進(jìn)行結(jié)晶處理；對納濾產(chǎn)水進(jìn)行濃縮處理，得到氯化鈉飽和溶液，氯化鈉飽和溶液質(zhì)量百分比33％；

7、對經(jīng)濃縮處理的納濾產(chǎn)水進(jìn)行沉淀處理，得到反應(yīng)沉淀產(chǎn)物；

8、對反應(yīng)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行離心過濾處理，制得產(chǎn)物。

9、優(yōu)選地，所述對經(jīng)除雜處理的壓裂返排液進(jìn)行過濾處理，然后使用dtro工藝對壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理包括以下步驟：

10、采用超濾的方式對經(jīng)過壓裂返排液進(jìn)行過濾處理；

11、采用dtro工藝對經(jīng)過超濾過濾處理的壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理。

12、優(yōu)選地，所述對壓裂返排液進(jìn)行除雜處理包括：

13、采用多重過濾手段對壓裂返排液進(jìn)行除雜處理；所述多重過濾手段包括：氣浮增加破乳技術(shù)、混凝沉淀技術(shù)、無壓力膜過濾技術(shù)中的一種或多種。

14、優(yōu)選地，所述對經(jīng)濃縮處理的納濾產(chǎn)水進(jìn)行沉淀處理，得到反應(yīng)沉淀產(chǎn)物步驟中，蒸發(fā)至飽和的氯化鈉溶液進(jìn)入反應(yīng)沉淀池，通入氨水和二氧化碳進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化，得到碳酸氫鈉沉淀。

15、優(yōu)選地，在所述采用多重過濾的方式對經(jīng)過除雜處理后的壓裂返排液進(jìn)行過濾處理的步驟中，產(chǎn)生的反洗水重新加入調(diào)節(jié)池中回用；且對產(chǎn)生的污泥進(jìn)行框板壓濾處理；板框壓濾機(jī)產(chǎn)水重新加入調(diào)節(jié)池中回用，污泥外排。

16、優(yōu)選地，所述采用dtro工藝對經(jīng)過過濾處理的壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理的步驟中，在90-160bar運(yùn)行壓力下利用dtro工藝將壓裂返排液中無機(jī)鹽分濃縮至10％～12％，同時(shí)得到可回用的dtro產(chǎn)水。

17、優(yōu)選地，所述對反應(yīng)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行離心過濾處理，制得產(chǎn)物為碳酸氫鈉，離心母液以氯化氨為主的混合液，氯化銨質(zhì)量濃度占比約＞85％。

18、優(yōu)選地，壓裂返排液中濃縮的氯化鈉飽和液的整體轉(zhuǎn)化率至少為75％，制備得到的碳酸氫鈉的純度≥94％。

19、本發(fā)明還提供一種用于壓裂返排液的制堿系統(tǒng)，用于執(zhí)行上文任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排液的制堿工藝。

20、優(yōu)選地，該系統(tǒng)包括：

21、調(diào)節(jié)池，用于儲(chǔ)存壓裂返排液，并對進(jìn)入制堿系統(tǒng)的壓裂返排液原液，和多重過濾、超濾等處理設(shè)施產(chǎn)生的濃水；

22、多重過濾結(jié)構(gòu)，與所述調(diào)節(jié)池的出水口連通；

23、超濾結(jié)構(gòu)，與所述多重過濾結(jié)構(gòu)的出水口連通；

24、碟片式反滲透結(jié)構(gòu)，與所述超濾結(jié)構(gòu)的產(chǎn)水口連通；

25、納濾結(jié)構(gòu)，與所述碟片式反滲透結(jié)構(gòu)的濃水口連通；

26、蒸發(fā)濃縮結(jié)構(gòu)，與所述納濾結(jié)構(gòu)的產(chǎn)水口連通；

27、反應(yīng)沉淀池，與所述蒸發(fā)濃縮結(jié)構(gòu)的濃液口連通；

28、離心過濾器，與所述反應(yīng)沉淀池的反應(yīng)沉淀物排放口連通；

29、板框壓濾結(jié)構(gòu)，與所述多重過濾結(jié)構(gòu)的污泥排放口連通。

30、本發(fā)明提供的一種用于壓裂返排液的制堿工藝及系統(tǒng)的有益效果在于：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種用于壓裂返排液的制堿工藝及系統(tǒng)，利用多重過濾工藝，在常溫常壓條件下，同步去除壓裂返排液中的石油類、鈣鎂等結(jié)垢性物質(zhì)、懸浮物等雜質(zhì)，工藝流程簡單。搭配dtro工藝，利用碟片式反滲透膜獨(dú)特的抗污染寬流道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行無機(jī)鹽分的濃縮，避免了傳統(tǒng)膜技術(shù)使用時(shí)需要大量的預(yù)處理步驟。利用壓裂返排液中無機(jī)鹽主要是氯化鈉的特點(diǎn)，將經(jīng)過碟片式反滲透工藝濃縮后的濃液進(jìn)行分鹽提純氯化鈉，減少納濾工藝的規(guī)模，同時(shí)經(jīng)碟片式反滲透膜濃縮后的濃水中無機(jī)鹽離子濃度提高，尤其是氯化鈉的質(zhì)量百分比提高，有利于納濾產(chǎn)水得到更高濃縮倍數(shù)的納濾產(chǎn)水，即氯化鈉溶液，溶液質(zhì)量百分?jǐn)?shù)達(dá)9％以上；同時(shí)保證氯化鈉濃縮液中氯化鈉純度＞99％。通過蒸發(fā)濃縮，將納濾產(chǎn)水中氯化鈉溶液濃縮至接近飽和濃度(33％)，且高溫條件下有利于將納濾產(chǎn)水中夾帶的少量化學(xué)需氧量(即cod)揮發(fā)去除，保證下游反應(yīng)沉淀過程制備得到高純度的碳酸氫鈉。將飽和的氯化鈉溶液中同時(shí)通入工業(yè)二氧化碳和氨水，反應(yīng)得到高純度的碳酸氫鈉沉淀。經(jīng)離心過濾后母液進(jìn)一步分離得到高品質(zhì)的氯化銨產(chǎn)品。

技術(shù)特征：

1.一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，所述對經(jīng)除雜處理的壓裂返排液進(jìn)行過濾處理，然后使用dtro工藝對壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理包括以下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，所述對壓裂返排液進(jìn)行除雜處理包括：

4.如權(quán)利要求2所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，所述對經(jīng)濃縮處理的納濾產(chǎn)水進(jìn)行沉淀處理，得到反應(yīng)沉淀產(chǎn)物步驟中，蒸發(fā)至飽和的氯化鈉溶液進(jìn)入反應(yīng)沉淀池，通入氨水和二氧化碳進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化，得到碳酸氫鈉沉淀。

5.如權(quán)利要求2所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，在所述采用多重過濾的方式對經(jīng)過除雜處理后的壓裂返排液進(jìn)行過濾處理的步驟中，產(chǎn)生的反洗水重新加入調(diào)節(jié)池中回用；且對產(chǎn)生的污泥進(jìn)行框板壓濾處理；板框壓濾機(jī)產(chǎn)水重新加入調(diào)節(jié)池中回用，污泥外排。

6.如權(quán)利要求2所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，所述采用dtro工藝對經(jīng)過過濾處理的壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理的步驟中，在90-160bar運(yùn)行壓力下利用dtro工藝將壓裂返排液中無機(jī)鹽分濃縮至10％～12％，同時(shí)得到可回用的dtro產(chǎn)水。

7.如權(quán)利要求1所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，所述對反應(yīng)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行離心過濾處理，制得產(chǎn)物為碳酸氫鈉，離心母液為以氯化氨為主的混合液，氯化銨質(zhì)量濃度占比約＞85％。

8.如權(quán)利要求1所述的一種用于壓裂返排液的制堿工藝，其特征在于，壓裂返排液中濃縮的氯化鈉飽和液的整體轉(zhuǎn)化率至少為75％，制備得到的碳酸氫鈉的純度≥94％。

9.一種用于壓裂返排液的制堿系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的一種壓裂返排液的制堿工藝。

10.如權(quán)利要求9所述的一種用于壓裂返排液的制堿系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于壓裂返排液的制堿工藝及系統(tǒng)，包括以下步驟：對壓裂返排液進(jìn)行除雜處理；過濾處理，然后使用碟片式反滲透工藝對壓裂返排液進(jìn)行濃縮處理；使用納濾膜工藝對經(jīng)過濃縮處理的壓裂返排液進(jìn)行分鹽處理，得到納濾產(chǎn)水和納濾濃水；對納濾濃水進(jìn)行結(jié)晶處理；對納濾產(chǎn)水進(jìn)行濃縮處理，得到氯化鈉飽和溶液；對經(jīng)濃縮處理的納濾產(chǎn)水進(jìn)行沉淀處理，得到反應(yīng)沉淀產(chǎn)物；對反應(yīng)沉淀產(chǎn)物進(jìn)行離心過濾處理，制得產(chǎn)物。本發(fā)明利用多重過濾工藝，在常溫常壓條件下，同步去除壓裂返排液中的石油類、鈣鎂等結(jié)垢性物質(zhì)、懸浮物等雜質(zhì)，結(jié)合DTRO技術(shù)的抗污染性，經(jīng)過簡單預(yù)處理后可進(jìn)入膜濃縮系統(tǒng)，工藝流程簡單。

技術(shù)研發(fā)人員：張娜,李斌,喬艷,李戰(zhàn)勝,董海生,李樂,包魏偉,范瑋,白亞倫,黨俊峰,許磊,蔣鑫艷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古久科康瑞環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10