处理规模:压裂返排液处理量 500 m³/h(年运行时间8400h,实际根据压裂施工节奏调节)。来水水质痛点:该股水为页岩气井压裂作业后返排至地面的压裂液残余水体,成分极其复杂且波动剧烈:TDS(溶解
处理规模:压裂返排液处理量 500 m³/h(年运行时间8400h,实际根据压裂施工节奏调节)。
来水水质痛点:该股水为页岩气井压裂作业后返排至地面的压裂液残余水体,成分极其复杂且波动剧烈:
TDS(溶解性总固体):30,000 ~ 60,000 mg/L(随返排周期逐渐升高,以NaCl、CaCl₂为主);
悬浮物(SS):500 ~ 2,000 mg/L(含大量压裂砂、岩屑及黏土颗粒);
石油类:50 ~ 150 mg/L(含返排的原油及润滑剂);
COD(化学需氧量):1,500 ~ 3,500 mg/L(含胍胶、表面活性剂、阻垢剂、杀菌剂等多种高分子有机添加剂,生物降解性极差);
总硬度(以CaCO₃计):2,000 ~ 8,000 mg/L(Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺成垢离子含量极高);
特征污染物:含微量重金属(As、Pb、Zn)及天然放射性物质(NORM,极微量)。
核心目标:实现压裂返排液零外排,处理后产水全部回用于下一轮压裂作业的配液用水(满足《页岩气储层改造压裂液返排液回配技
术规范》),同时从浓盐水中提取符合《工业盐》(GB/T 5462)二级品标准的工业氯化钠,彻底消除返排液储存和外运的环境风险
针对来水高有机聚合物负荷、超高硬度、悬浮物波动剧烈的三大核心难题,我们摒弃了传统“稀释排放或深井回注”的老路,采用 “强化
固液分离-高级氧化破胶-多级软化-膜热耦合浓缩” 四级工艺包:
第一级:强化固液分离与均质缓冲(保障系统稳定)
建设2×10,000 m³大型均质调节池,利用大容积缓冲应对压裂施工不同阶段返排液浓度的大幅波动(TDS变化范围30,000~60,000 mg/L),
通过池内空气搅拌实现水质均一化。
采用高效旋流除砂器+叠螺式脱水机,率先去除大颗粒压裂砂和岩屑(粒径>0.1mm),回收的压裂砂经清洗后可部分回用,降低后续处
理负荷。
第二级:高级氧化破胶降黏(核心创新)
返排液中的残余胍胶及高分子聚合物会造成膜系统不可逆污染。本项目采用芬顿(Fenton)氧化+臭氧催化氧化组合工艺:
Fenton氧化阶段:投加H₂O₂/Fe²⁺,产生强氧化性羟基自由基(·OH),打断高分子长链,将胍胶大分子分解为小分子有机酸,同时将
COD从3,500 mg/L降解至<200 mg/L,溶液黏度显著下降;
臭氧催化氧化阶段:采用负载型MnOₓ/Al₂O₃催化剂,进一步矿化残余有机物,将COD降至<50 mg/L,保障后续膜系统长期稳定运行。
第三级:化学软化与膜法高倍浓缩
采用石灰-纯碱-氢氧化钠三级软化澄清工艺,配合管式微滤膜(TMF)实现固液分离,将总硬度(以CaCO₃计)从最高8,000 mg/L降
至<50 mg/L,同时去除大部分SiO₂和重金属离子。
软化出水经超滤(UF)精滤后,进入碟管式反渗透(DTRO)+超高压反渗透(HPRO)两段膜系统:
一段DTRO(碟管式反渗透,流道宽、抗污染能力强)将TDS从~40,000 mg/L浓缩至~80,000 mg/L;
二段HPRO将TDS进一步浓缩至 120,000 mg/L,系统综合水回收率达到 93%(产水回配压裂液,浓水量仅占7%),极大降低蒸发结晶投
资和运行能耗。
第四级:MVR强制循环蒸发结晶与盐资源化
超高浓盐水进入MVR强制循环蒸发结晶系统。针对返排液以NaCl为主体、SO₄²⁻含量较低的组分特点,采用高温蒸发(105~110℃)+ 母液
定期排盐工艺:
蒸发室内氯化钠持续过饱和析出,经旋流器分级、淘洗柱洗涤(去除夹带有机物和微量钙镁),再经离心脱水、流化床干燥,得到白色颗粒
状工业盐;
少量富含钙、镁、钡等杂质的浓缩母液,定期排入喷雾干燥单元进行固化处理,最终得到极少量杂盐固废(鉴定为一般工业固废后合
规处置),实现全系统液体零排放。