專利名稱：一種用于油井壓裂返排廢水的廢水處理劑及處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油井壓裂返排廢水的廢水處理劑及處理方法，屬于石油開采技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
油井壓裂作業(yè)產(chǎn)生的返排廢水具有色度高，固含量高，總硬度高及COD高的特點，處理難度大。目前壓裂返排廢水的處理方法中，應(yīng)用最為廣泛的是絮凝處理方法。絮凝劑在廢水絮凝處理過程中占有重要的地位，為達到理想的效果，針對不同的水質(zhì)，選擇合適的絮凝 劑是不可缺少的工作。絮凝劑種類繁多，例如有機高分子、無機聚合物及天然絮凝劑等等。然而，單一絮凝劑的使用總是不能夠滿足復(fù)雜多變的井場廢水處理，因此混合絮凝劑便得到了越來越多的研究，例如，研究顯示混合鋁鐵聚合絮凝劑具有良好的處理效果。另外在投加主要絮凝劑之后，為了生成粗大、結(jié)實、易于沉淀的顆粒，有時在投加絮凝劑的同時需要加入助凝劑，助凝劑本身也可以起絮凝作用。目前在處理油田壓裂廢水時，通常的方法是利用聚合氯化鐵(鋁)或聚合硫酸鐵(鋁)在近中性條件下的水解作用產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀，并利用沉淀在沉降過程中對廢水中的懸浮顆?；蛉榛偷挝?、捕獲或包裹作用而使廢水中的顆粒物或分散油滴隨氫氧化物沉降而去除，或者通過加入的高分子化合物對分散離子(或油滴)的敏化作用而使含分散顆粒物(或乳化油滴)廢水失穩(wěn)產(chǎn)生顆粒物聚沉。當無機絮凝劑與有機高分子化合物同時使用時，常?？梢孕纬蓛烧叩膮f(xié)同作用而使效果提高。CN1785826A公開了一種高效復(fù)合型絮凝劑，其包括絮凝劑和助凝劑，其中，絮凝劑為聚合鋁鐵或聚鋁，助凝劑為碳酸鈣等無機物，或者聚丙烯酰胺等有機物。該高效復(fù)合型絮凝劑具有良好的絮凝脫色能力。但該高效復(fù)合型絮凝劑也存在一些缺陷其一，單獨使用聚合鋁鐵或聚鋁作為絮凝劑，在其水解形成氫氧化物的過程中，水解也同時產(chǎn)生氫離子，因此廢水的pH將有所下降，尤其在由于水質(zhì)較差，加入絮凝劑較多時更為明顯，從而導(dǎo)致絮凝效果的下降；其二，以碳酸鈣作為助凝劑，其在水中的溶解度極低，在堿性條件下幾乎不溶解，因此可以起到成核中心的作用；但其在酸性條件下無法做為助凝劑來使用；其三，將絮凝劑與助凝劑在酸性條件下混合反應(yīng)后加入到廢水中，使其絮凝效果降低。因此，研發(fā)出一種廢水處理劑及廢水處理方法，使絮凝劑和助凝劑可有效結(jié)合，達到理想的油田壓裂返排廢水處理效果，仍是本領(lǐng)域亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種廢水處理劑及廢水處理方法。本發(fā)明提供的廢水處理劑及廢水處理方法具有成本低，處理過程簡單的優(yōu)點，并且可使處理后的廢水的水色度、濁度、COD、硬度均有下降。為達上述目的，本發(fā)明提供一種廢水處理劑，其包括一絮凝劑及一助凝劑；其中，以質(zhì)量百分比計，該絮凝劑包括聚合硫酸鐵招60wt% -90wt%以及碳酸鈉10wt% -40wt% ；該助凝劑為水解聚丙烯酰胺粉劑。本發(fā)明提供的廢水處理劑中的絮凝劑和助凝劑分開存放，由用戶在使用時合并。在上述的廢水處理劑中，優(yōu)選地，以聚合硫酸鐵鋁和碳酸鈉的質(zhì)量之和作為絮凝劑的質(zhì)量，所述絮凝劑與所述助凝劑的質(zhì)量比為(1000-4000) (10-100)。在上述的廢水處理劑中，優(yōu)選地，所述水解聚丙烯酰胺粉劑為分子量300-700萬，水解度25. 0-35. 0%的水解陰離子型聚丙烯酰胺。當采用本發(fā)明的廢水處理劑時，加入廢水中的聚合硫酸鐵鋁水解產(chǎn)生的氫離子可以被碳酸鈉中和，從而提高絮凝效果，同時碳酸鈉還可以利用廢水中的鈣鎂離子與碳酸鹽形成難溶性化合物而形成新的成核中心，進一步提高絮凝效果，并使處理后的廢水水質(zhì)得以軟化。因此，相較于單獨使用聚合硫酸鐵鋁作為絮凝劑，聚合硫酸鐵鋁和碳酸鈉的組合物絮凝劑可以使絮凝效果更高。而無機絮凝劑與有機助凝劑的作用不同，無機絮凝劑水解產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀，并使廢水中的顆粒物或分散油滴隨氫氧化物沉降而去除，有機助凝 劑可以進一步加快顆粒聚并，形成較大礬花。因此，其添加順序及使用條件也有所不同，不能在使用前混合。必須先加入絮凝劑，待其完全溶解形成絮體后，在pH為中性或弱堿性的條件下加入有機助凝劑，從而達到理想的廢水處理效果。本發(fā)明還提供一種廢水處理方法，其是采用上述廢水處理劑進行廢水處理的方法，其包括以下步驟首先向廢水中加入絮凝劑；待絮凝劑完全溶解分散后，調(diào)節(jié)廢水pH值至中性或弱堿性；然后加入助凝劑；使廢水靜置1-2小時后，分離漂浮物及沉淀物。在上述的廢水處理方法中，優(yōu)選地，所述絮凝劑在廢水中的濃度為1000-4000ppm (mg/L),以聚合硫酸鐵招和碳酸鈉的質(zhì)量之和計。在上述的廢水處理方法中，優(yōu)選地，所述助凝劑在廢水中的濃度為IO-IOOppm(mg/L)，以水解陰離子型聚丙烯酰胺的質(zhì)量計。在上述的廢水處理方法中，優(yōu)選地，使用氫氧化鈉和/或碳酸鈉調(diào)節(jié)廢水pH值。在上述的廢水處理方法中，優(yōu)選地，調(diào)節(jié)廢水pH值至7-9。本發(fā)明的適用于油井壓裂返排廢水的廢水處理方法更為詳細的過程，其包括以下步驟向廢水中加入絮凝劑至濃度為1000-4000ppm，使之在廢水中完全溶解并混合均勻，隨后加入適量NaOH和/或Na2CO3將廢水pH值調(diào)節(jié)至7_9 (若pH調(diào)節(jié)前廢水pH值在此范圍內(nèi)時可以略去此步)，再向廢水中加入事先已充分溶解的質(zhì)量濃度為O. 6wt% -O. 8wt%的水解陰離子型聚丙烯酰胺溶液，使之在廢水中的濃度為IO-IOOppm ;經(jīng)上述處理后，將廢水靜置1-2小時，分離除去漂浮物及沉淀物(分離除去漂浮物及沉淀物的步驟可以按照常規(guī)的方式進行)。 本發(fā)明還提供上述廢水處理劑在處理油井壓裂返排廢水中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的廢水處理劑將絮凝劑和助凝劑有效結(jié)合，適用于油井壓裂作業(yè)所產(chǎn)生廢水的處理，視作業(yè)廢水的PH特性，處理過程包含絮凝、中和、助凝、沉降等基本過程。經(jīng)處理后的廢水的水色度、濁度、C0D、硬度均有下降，能夠達到理想的油田壓裂返排廢水處理效果。本發(fā)明采用無機聚合硫酸鐵鋁、碳酸鈉與有機陰離子型聚丙烯酰胺組合而成廢水處理劑，該處理劑使用時將無機絮凝處理劑與有機助凝劑分次加入，并可以通過采用無機堿調(diào)節(jié)廢水PH值而達到理想的廢水處理效果。本發(fā)明提供的廢水處理劑及廢水處理方法具有以下優(yōu)點成本低，處理過程中不引入對井場作業(yè)有害物質(zhì)，處理過程簡單；處理后水色度、濁度、C0D、硬度均有下降，其中，水色度下降90%以上，COD下降40-60%，水質(zhì)得到軟化；部分處理后的水可作為井場作業(yè)水源再次利用。
具體實施例方式實施例I 本實施例提供一種廢水處理劑及廢水處理方法。本實施例所采用的待于處理的廢水為井場壓裂返排液100m3，pH值為6. 2，色度為256，固含量為990mg/L，總硬度為282mg/L, COD 為 3200mg/L。本實施例提供的廢水處理劑包括絮凝劑與助凝劑，其中，絮凝劑由聚合硫酸鐵鋁與碳酸鈉按照質(zhì)量比3 2混合而成；助凝劑為水解陰離子型聚丙烯酰胺粉劑(分子量為600萬，水解度為28% )，在使用前，將水解陰離子型聚丙烯酰胺粉劑與適量的水混合，以使其充分溶解，得到質(zhì)量濃度O. 65wt%的水解陰離子型聚丙烯酰胺水溶液。本實施例提供的廢水處理方法包括以下步驟向廢水中加入絮凝劑200kg，然后使之在廢水中完全溶解并混合均勻；隨后加入適量NaOH將廢水pH值調(diào)節(jié)至7-9 ；再向廢水中加入水解陰離子型聚丙烯酰胺溶液，使之在廢水中的濃度為30ppm，然后攪拌使之混合均勻；使廢水靜置1-2小時，分離除去漂浮物及沉淀物。本實施例的廢水處理劑使處理后的廢水的色度、固含量、硬度、COD均有明顯下降，水質(zhì)得到軟化，其結(jié)果顯示于表I。實施例2本實施例提供一種廢水處理劑及廢水處理方法。本實施例所采用的待于處理的廢水為井場壓裂返排液100m3，pH值為8，色度為239，固含量為1720mg/L，總硬度為74mg/L，COD 為 10400mg/L。本實施例提供的廢水處理劑包括絮凝劑與助凝劑，其中，絮凝劑由聚合硫酸鐵鋁與碳酸鈉按照質(zhì)量比4 I混合而成；助凝劑為水解陰離子型聚丙烯酰胺粉劑(分子量為600萬，水解度為28% )，在使用前，將水解陰離子型聚丙烯酰胺粉劑與適量的水混合，以使其充分溶解，得到質(zhì)量濃度為O. 6wt%的水解陰離子型聚丙烯酰胺水溶液。本實施例還提供一種廢水處理方法，其包括以下步驟向廢水中加入絮凝劑300kg，然后使之在廢水中完全溶解并混合均勻；再向廢水中加入水解陰離子型聚丙烯酰胺溶液，使之在廢水中的濃度為50ppm，然后攪拌使之混合均勻；使廢水靜置1-2小時，分離除去漂浮物及沉淀物。
本實施例的廢水處理劑使處理后的廢水的色度、固含量、硬度、COD均有明顯下降，水質(zhì)得到軟化，其結(jié)果顯示于表I。根據(jù)表I的結(jié)果可以看出，實施例I和2提供的廢水處理劑具有良好性能，能夠大大降低廢水的色度、固含量、硬度、COD等，實現(xiàn)水質(zhì)的軟化，實現(xiàn)廢水處理的目的。同時，在廢水處理過程中，實施例I和2提供的廢水處理劑不會出現(xiàn)絮凝效果下降的問題。表I廢水處理前后水質(zhì)特征
權(quán)利要求
1.一種廢水處理劑，其包括一絮凝劑及一助凝劑；其中，以質(zhì)量百分比計，該絮凝劑包括聚合硫酸鐵招60wt% -90wt%以及碳酸鈉IOwt % -40wt % ;該助凝劑為水解聚丙烯酰胺粉劑。
2.如權(quán)利要求I所述的廢水處理劑，其中，所述絮凝劑與所述助凝劑的質(zhì)量比為(1000-4000) (10-100)。
3.如權(quán)利要求I或2所述的廢水處理劑，其中，所述水解聚丙烯酰胺粉劑為分子量300-700萬，水解度25. 0-35. 0%的水解陰離子型聚丙烯酰胺。
4.一種廢水處理方法，其是采用權(quán)利要求1-3任一項所述的廢水處理劑進行廢水處理 的方法，其包括以下步驟 首先向廢水中加入絮凝劑； 待絮凝劑完全溶解分散后，調(diào)節(jié)廢水PH值至中性或弱堿性； 然后加入助凝劑； 使廢水靜置1-2小時后，分離漂浮物及沉淀物。
5.如權(quán)利要求4所述的廢水處理方法，其中，所述絮凝劑在廢水中的濃度為1000-4000ppm，以聚合硫酸鐵鋁和碳酸鈉的質(zhì)量之和計。
6.如權(quán)利要求4所述的廢水處理方法，其中，所述助凝劑在廢水中的濃度為10-1OOppm,以水解陰離子型聚丙烯酰胺的質(zhì)量計。
7.如權(quán)利要求4所述的廢水處理方法，其中，使用氫氧化鈉和/或碳酸鈉調(diào)節(jié)廢水pH值。
8.如權(quán)利要求4或7所述的廢水處理方法，其中，調(diào)節(jié)廢水pH值至7-9。
9.權(quán)利要求1-3任一項所述的廢水處理劑在處理油井壓裂返排廢水中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢水處理劑，其包括一絮凝劑及一助凝劑；其中，以質(zhì)量百分比計，該絮凝劑包括聚合硫酸鐵鋁60wt％-90wt％以及碳酸鈉10wt％-40wt％；該助凝劑為水解聚丙烯酰胺粉劑。本發(fā)明還涉及一種廢水處理方法，其是采用上述廢水處理劑進行廢水處理的方法，其包括以下步驟首先向廢水中加入絮凝劑；待其完全溶解分散后，調(diào)節(jié)廢水pH值至中性或弱堿性；然后加入助凝劑；使廢水靜置1-2小時后，分離漂浮物及沉淀物。本發(fā)明還涉及一種上述的廢水處理劑在處理油井壓裂返排廢水中的應(yīng)用。本發(fā)明的廢水處理劑及廢水處理方法方法具有成本低，處理過程簡單的優(yōu)點，并且可使處理后的廢水的色度、濁度、COD、硬度均有下降。
文檔編號C02F5/08GK102807276SQ20121028736
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者蔣繼輝, 周立輝, 任建科, 冀忠倫, 任小榮, 趙敏, 張海玲, 李巖, 楊琴, 張璇 申請人:中國石油天然氣股份有限公司