本發(fā)明屬于油氣田廢水處理領(lǐng)域，特別涉及一種頁巖氣開發(fā)過程中頁巖氣返排液的處理工藝。

背景技術(shù)：

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的一種重要的非常規(guī)天然氣資源。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，其往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布較廣的頁巖和烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)普遍具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的特點，由于大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。

中國頁巖氣的資源量約為15萬億－30萬億立方米,與美國28.3萬億立方米的儲量大致相當，經(jīng)濟價值巨大。另一方面，頁巖氣的生產(chǎn)周期長，其開采壽命一般可達30～50年甚至更多。美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局最新數(shù)據(jù)顯示，美國沃思堡盆地barnett頁巖氣田開采壽命長達80～100年。開采壽命長就意味著可開發(fā)利用的價值大，這也決定了它強大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

目前頁巖氣開采的核心技術(shù)是水平井鉆井和水力壓裂法，但壓裂開采需要消耗大量的水資源，即使實現(xiàn)較高的返排利用率，其耗水量也是常規(guī)天然氣的10倍以上，這將會對當?shù)厮Y源的可持續(xù)利用造成巨大影響，所以水資源的巨大消耗也成為了制約我國頁巖氣開發(fā)的瓶頸。而且頁巖氣返排液中含有難降解有機物、重金屬以及水溶性鹽類，如果處置不當易對周圍環(huán)境造成污染

國內(nèi)對頁巖氣返排液的處理目前多以回注為目的，主要工藝是通過對返排液進行集中簡單處理(加藥、過濾等)后回注到地下。這種方式可能導致土壤和地下水污染，未能從根本上解決問題，同時還存在二次污染的問題。隨著環(huán)保要求越來越高，目前迫切的需要對頁巖氣返排液處理工藝進行改進以實現(xiàn)達標排放。

cn106315903a公開了一種頁巖氣返排液的處理工藝，該工藝先將頁巖氣返排液泵入混凝反應(yīng)罐進行化學混凝，除去水中的懸浮物及膠體狀顆粒。處理后的廢水進入臭氧塔進行高級氧化處理，氧化后的出水ph調(diào)至7～9，然后泵入反滲透脫鹽設(shè)備進行脫鹽處理，處理后的水既可達標排放也可用于農(nóng)田灌溉。

cn105621809a公開了一種頁巖氣返排液處理工藝，先加入無機混凝劑攪拌，再投加第一有機混凝劑和第二有機混凝劑繼續(xù)攪拌后靜置沉淀，實現(xiàn)固液分離；隨后將上清液進行梯度臭氧催化氧化處理，產(chǎn)生的氧化廢液則采用曝氣生物濾池技術(shù)處理，隨后經(jīng)uv滅菌后外排，產(chǎn)生的混凝沉淀物則進行固液分離處理，濾液返回處理工藝中循環(huán)處理，泥餅經(jīng)處理后回填或者鋪路，處理后頁巖氣返排液基本失去污染性，既可以回注，也可以經(jīng)過進一步處理后達標排放，同時實現(xiàn)廢物的資源化利用。

如何安全高效地處理大量壓裂返排液及高含鹽地層水，繼而回收利用，緩解頁巖氣開發(fā)區(qū)水資源緊缺的情況，避免環(huán)境污染，已成為目前必須解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種頁巖氣返排液多維電極處理工藝，通過各級處理裝置及技術(shù)對水中懸浮顆粒、重金屬離子、有機物、鹽類物質(zhì)等進行處理，采用一系列的物理、化學和電化學處理步驟，處理效果好，經(jīng)濟性強，且工藝簡單、處理效率高，有較強的經(jīng)濟實用性，實現(xiàn)頁巖氣返排液的達標處理。

解決以上技術(shù)問題的本發(fā)明中的一種頁巖氣返排液多維電極處理工藝，其特征在于：包括以下步驟：

(1)沉砂：去除頁巖氣返排液中大顆粒物質(zhì)及巖屑；通過自然沉降去除頁巖氣返排液中較大的懸浮顆粒以及巖屑。

(2)化學混凝：在步驟(1)沉砂后的返排液加入混凝藥劑，混凝過程中ph調(diào)至6-8,并沉淀；具體為首先投加一定量的聚合氯化鋁(pac)，攪拌一段時間后，加入一定濃度的聚丙烯酰胺(pam)，使膠體狀懸浮物相互絮集形成大顆粒物質(zhì)后沉淀去除；

聚合氯化鋁濃度為30％-40％，pam濃度是0.1％-0.5％，根據(jù)水質(zhì)變化來確定濃度和加量。聚丙烯酰胺(pam)，其分子量在800萬-2500萬。

(3)電絮凝處理：取步驟(2)中沉淀后的頁巖氣返排液進行電絮凝處理，ph調(diào)至7-9，除去重金屬離子和可氧化降解有機污染物；

(4)多維電極處理：在多維電極處理裝置中進行多維電極處理，電解反應(yīng)在曝氣量600ml/min、電流強度0.9a、電解時間60min的條件下進行，去除難降解的有機污染物；

(5)脫鹽：調(diào)節(jié)步驟(4)多維電極處理后的頁巖氣返排液ph6-8，用脫鹽裝置進行脫鹽，操作壓力60kg/m²-70kg/m²，除去頁巖氣返排液中的無機鹽，即可。

所述步驟(4)中設(shè)有粒子電極，粒子電極為軟錳礦填料或陶瓷化軟錳礦填料。

所述粒子電極為軟錳礦填料，是由軟錳礦粉和石墨粉通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉質(zhì)量分數(shù)60％其余為石墨粉，灼燒溫度330℃、灼燒時間2h。

所述陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉與粘土質(zhì)量比為6-3:4-7，優(yōu)化比例為6：4；以軟錳礦與粘土總量計，加入活性炭粉12％和硅酸鈉粘合劑15％，灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

新型的陶瓷化軟錳礦填料具有的作用：a、加入了活性炭粉使其具有更強的吸附能力，能有效提升處理效果；b、所選用的粘接劑為無機膠粘劑，化學性能穩(wěn)定，在高溫和極端電解條件下性能更好；c、陶瓷化粒子電極穩(wěn)定性更好，電解多次后仍能保持較高的去除率，說明粒子電極使用壽命較其他粒子電極顯著延長。

本發(fā)明中使用的粒子電極是通過添加陶瓷材料，在絕氧和高溫條件下煅燒，對粒子電極材料進行陶瓷化。

所述工藝還包括污泥濃縮步驟，收集并濃縮沉砂步驟、化學混凝步驟和電絮凝處理步驟中產(chǎn)生的污泥。污泥濃縮步驟用于收集該工藝中產(chǎn)生的污泥，污泥經(jīng)處理后制成建筑用磚或者固化后鋪路，減少污染，增加廢物利用率，同時帶來經(jīng)濟效益和社會效益。

所用處理工藝中所用處理系統(tǒng)包括沉砂池裝置、化學混凝裝置、電絮凝處理裝置、多維電極處理裝置、脫鹽處理裝置和污泥濃縮裝置，沉砂池裝置與化學混凝裝置連接，化學混凝裝置和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置和多維電極處理裝置連接，多維電極處理裝置和脫鹽處理裝置連接，污泥濃縮裝置分別與化學混凝裝置、電絮凝處理裝置連接，以上各個裝置通過管道連接。

所述沉砂池裝置設(shè)有沉砂池，化學混凝裝置設(shè)有混凝池和沉淀池，污泥濃縮裝置設(shè)有濃縮池，多維電極處理裝置設(shè)有反應(yīng)池，沉砂池和混凝池連接，混凝池和沉淀池連接，沉淀池和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置與反應(yīng)池連接，濃縮池分別與沉淀池和電絮凝處理裝置連接；所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有電極板、粒子電極、出水口和進水口，電極板一端設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)側(cè)壁上、另一端伸入反應(yīng)器內(nèi)，或電極板與反應(yīng)池內(nèi)側(cè)壁貼合，粒子電極分布于反應(yīng)池內(nèi)，出水口和進水口分別設(shè)在反應(yīng)池兩端。

所述多維電極處理裝置采用的是折流式的流動方式，在反應(yīng)池中設(shè)置電極板n個，互相交錯排列，電極板間距40mm，電極板為石墨極板。

多維電極處理裝置采用多塊電極板的設(shè)計使電解污水在電解反應(yīng)器中形成折流式的流動方式，反應(yīng)器里面時廢水的流動方式流動方式可實現(xiàn)污水在其中均勻分布，避免溶液中出現(xiàn)的濃差極化，同時污水在電解過程中流經(jīng)不同的正、負極板，相當于在同一個電解反應(yīng)器中進行了多次電解，極大的增強了處理效果。極板數(shù)目和極板間距根據(jù)水質(zhì)條件可靈活調(diào)整，其對物質(zhì)濃度變化較大的高含氯頁巖氣返排液有較強的適應(yīng)能力。

所述粒子電極n個，不規(guī)則分布在反應(yīng)池內(nèi)。

所述粒子電極粒徑5.5mm，長度8mm，呈圓柱狀，能有效促進活性氯的產(chǎn)生，增強有機物的去除效果。

所述電絮凝處理裝置以鐵片作為電極板，通過氧化還原以及絮凝沉淀作用去除廢水中的重金屬離子，同時電解過程中生成的羥基自由基強氧化性物質(zhì)可氧化降解有機污染物。即除了對重金屬有良好的去除效果外，還能氧化分解有機污染物。

所述反應(yīng)池中的進水口設(shè)在反應(yīng)池下部，出水口設(shè)在反應(yīng)池上部，使經(jīng)前幾步驟處理過的頁巖氣返排液從反應(yīng)池下部進入，處理后由上部流出，進水與出水的流動方式既能防止極板上吸附有機污染物影響處理效果，還可以避免溶液中出現(xiàn)濃差極化，加強了多維電極處理裝置的處理效果。

本發(fā)明中在反應(yīng)池中填充了自制的粒子電極，在電解過程中形成了無數(shù)的微電解槽，不僅增大了有效電極面積、減小傳質(zhì)距離、強化物料傳質(zhì)，同時還發(fā)生氧化和還原的電化學反應(yīng)，提高電流效率，極大的增強了處理效果；另外反應(yīng)池中的電解反應(yīng)主要有直接電解和間接電解，直接電解主要是根據(jù)電子轉(zhuǎn)移方向分為陽極氧化和陰極還原，通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)有機物降解；間接氧化主要和電解過程中所產(chǎn)生的強氧化性中間產(chǎn)物有關(guān)，如羥基自由基(·oh)、雙氧水(h2o2)、臭氧(o3)等，同時當溶液中含有cl^-時(頁巖氣返排液通常氯離子含量高達10000～30000mg/l)，電解過程中還會產(chǎn)生強氧化性的活性氯(如cl2、ocl^-和hclo等)，軟錳礦填料或陶瓷化軟錳礦填料用于高含氯廢水處理時能有效促進活性氯的產(chǎn)生，進一步增強有機污染物的處理效果。

高含氯頁巖氣返排液中含有大量的可溶性無機鹽，電導率高，采用多維電極處理技術(shù)時無需另加電解質(zhì)，同時廢水的高電導率使其電解時采用較低電壓即可獲得較大電流強度，大大降低了電解能耗，高含氯廢水中大量的氯離子在電解過程中生成的活性氯有利于強化有機物的降解效果。

本發(fā)明工藝和系統(tǒng)設(shè)置簡單，操作方便，處理后的頁巖氣返排液可循環(huán)利用，也可經(jīng)過進一步處理后達標排放，產(chǎn)生的污泥經(jīng)處理后可制成建筑用磚或鋪路，實現(xiàn)了對頁巖氣壓裂返排液的資源最大利用化。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明做更進一步詳細說明：

圖1為本發(fā)明一種頁巖氣返排液多維電極處理工藝的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種頁巖氣返排液多維電極處理工藝，多維電極處理裝置的正視圖。

圖3為本發(fā)明一種頁巖氣返排液多維電極處理工藝，多維電極處理裝置的俯視圖。

其中圖中標識具體如下：

1.沉砂池，2.化學混凝池，3.沉淀池，4.電絮凝裝置，5.多維電極處理裝置，6.脫鹽處理裝置，7.濃縮池，8.管道，9.粒子電極，10.電極板，11.出水口，12.進水口

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的工藝方案進行完整、清晰的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的其他所有實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

頁巖氣返排液多維電極處理工藝，步驟如下：

(1)沉砂：去除頁巖氣返排液中大顆粒物質(zhì)及巖屑；通過自然沉降去除頁巖氣返排液中較大的懸浮顆粒以及巖屑。

(2)化學混凝：在步驟(1)沉砂后的返排液加入混凝藥劑，混凝過程中ph調(diào)至6,并沉淀；具體為首先投加一定量的聚合氯化鋁(pac)，攪拌一段時間后，加入一定濃度的聚丙烯酰胺(pam)，使膠體狀懸浮物相互絮集形成大顆粒物質(zhì)后沉淀去除；

聚合氯化鋁濃度為30％-40％，pam濃度0.1％-0.5％，根據(jù)水質(zhì)變化來確定濃度和加量。聚丙烯酰胺(pam)分子量在800萬左右。

(3)電絮凝處理：取步驟(2)中沉淀后的頁巖氣返排液進行電絮凝處理，ph調(diào)至7，除去重金屬離子和可氧化降解有機污染物；電絮凝處理裝置以鐵片作為電極板。

(4)多維電極處理：在多維電極處理裝置中進行多維電極處理，電解反應(yīng)在中曝氣量600ml/min、電流強度0.9a，電解時間60min，去除難降解的有機污染物；

粒子電極為新型軟錳礦填料，是由軟錳礦粉和石墨粉通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉質(zhì)量分數(shù)60％，其余為石墨粉，灼燒溫度330℃、灼燒時間2h。

(5)脫鹽：調(diào)節(jié)步驟(4)多維電極處理后頁巖氣返排液的ph至6，用脫鹽裝置進行脫鹽，操作壓力60kg/m²，除去頁巖氣返排液中的無機鹽，即可。

如圖1所示基于多維電極技術(shù)的頁巖氣返排液處理系統(tǒng)，包括沉砂池裝置、化學混凝裝置、電絮凝處理裝置、多維電極處理裝置、脫鹽處理裝置和污泥濃縮裝置，沉砂池裝置與化學混凝裝置連接，化學混凝裝置和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置和多維電極處理裝置連接，多維電極處理裝置和脫鹽處理裝置連接，污泥濃縮裝置分別與化學混凝裝置、電絮凝處理裝置連接，以上各個裝置通過管道連接。

其中，沉砂池裝置設(shè)有沉砂池，化學混凝裝置設(shè)有混凝池和沉淀池，污泥濃縮裝置設(shè)有濃縮池，多維電極處理裝置設(shè)有反應(yīng)器，沉砂池和混凝池連接，混凝池和沉淀池連接，沉淀池和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置與反應(yīng)器連接，濃縮池分別與沉淀池和電絮凝處理裝置連接；所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有電極板、粒子電極、出水口和進水口，電極板一端設(shè)置在反應(yīng)池內(nèi)側(cè)壁上、另一端伸入反應(yīng)池內(nèi)，或電極板與反應(yīng)池內(nèi)側(cè)壁貼合，粒子電極分布于反應(yīng)池內(nèi)，出水口和進水口分別設(shè)在反應(yīng)池兩端。

首先沉砂池用來處理頁巖氣返排液中的大顆粒物質(zhì)，然后進入化學混凝裝置處理頁巖氣返排液中的膠體狀懸浮顆粒(ph調(diào)至6-7)，通過投加混凝藥劑使膠體狀懸浮物形成大顆粒物質(zhì)后沉淀去除；隨后頁巖氣返排液進入電絮凝裝置處理水中的重金屬離子；從電絮凝處理裝置出來后，頁巖氣返排液直接進入多維電極處理裝置，多維電極處理裝置內(nèi)部添加新型軟錳礦填料作為粒子電極，用于處理頁巖氣返排液中的有機污染物；多維電極處理裝置之后設(shè)置脫鹽處理裝置，用以處理頁巖氣返排液中大量的無機鹽類；沉砂池、沉淀池以及電絮凝裝置產(chǎn)生的污泥統(tǒng)一由污泥濃縮池收集處理。該工藝通過化學混凝、電絮凝、多維電極法高級氧化處理、脫鹽處理使返排液中的懸浮物、重金屬離子、有機物以及大量的鹽類等各類污染物都能得到有效去除。該工藝的處理效率高、綠色環(huán)保且有較大的經(jīng)濟效益和社會效益，值得推廣和廣泛應(yīng)用。

實施例2

頁巖氣返排液多維電極處理工藝，其特征在于：包括以下步驟：

(1)沉砂：去除頁巖氣返排液中大顆粒物質(zhì)及巖屑；通過自然沉降去除頁巖氣返排液中較大的懸浮顆粒以及巖屑。

(2)化學混凝：在步驟(1)沉砂后的返排液加入混凝藥劑，混凝過程中調(diào)節(jié)ph8,并沉淀；具體為首先投加一定量的聚合氯化鋁(pac)，攪拌一段時間后，加入一定濃度的聚丙烯酰胺(pam)，使膠體狀懸浮物相互絮集形成大顆粒物質(zhì)后沉淀去除；

聚合氯化鋁濃度為40％，pam濃度一般是0.2％，根據(jù)水質(zhì)變化來確定濃度和加量。

(3)電絮凝處理：取步驟(2)中沉淀后的頁巖氣返排液進行電絮凝處理，ph調(diào)至9，除去重金屬離子和可氧化降解有機污染物；電絮凝處理裝置以鐵片作為電極板。

(4)多維電極處理：在多維電極處理裝置中進行多維電極處理，電解反應(yīng)在中曝氣量600ml/min、電流強度0.9a，電解時間60min，去除難降解的有機污染物；

(5)脫鹽：調(diào)節(jié)步驟(4)多維電極處理后頁巖氣返排液的ph至8，用脫鹽裝置進行脫鹽，操作壓力70kg/m²，除去頁巖氣返排液中的無機鹽；

(6)污泥濃縮步驟：收集并濃縮沉砂步驟、化學混凝步驟和電絮凝處理步驟中產(chǎn)生的污泥。污泥濃縮步驟用于收集該工藝中產(chǎn)生的污泥，污泥經(jīng)處理后制成建筑用磚或者鋪路，減少污染，增加廢物利用率，同時帶來經(jīng)濟效益和社會效益。

粒子電極為新型軟錳礦填料，是由軟錳礦粉和石墨粉通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉質(zhì)量分數(shù)60％，其余為石墨粉，灼燒溫度330℃、灼燒時間2h。

基于多維電極技術(shù)的頁巖氣返排液處理系統(tǒng)，包括沉砂池裝置、化學混凝裝置、電絮凝處理裝置、多維電極處理裝置、脫鹽處理裝置和污泥濃縮裝置，沉砂池裝置與化學混凝裝置連接，化學混凝裝置和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置和多維電極處理裝置連接，多維電極處理裝置和脫鹽處理裝置連接，污泥濃縮裝置分別與化學混凝裝置、電絮凝處理裝置連接，以上各個裝置通過管道連接。

其中，沉砂池裝置設(shè)有沉砂池，化學混凝裝置設(shè)有混凝池和沉淀池，污泥濃縮裝置設(shè)有濃縮池，多維電極處理裝置設(shè)有反應(yīng)器，沉砂池和混凝池連接，混凝池和沉淀池連接，沉淀池和電絮凝處理裝置連接，電絮凝處理裝置與反應(yīng)器連接，濃縮池分別與沉淀池和電絮凝處理裝置連接；所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有電極板、粒子電極、出水口和進水口，電極板一端設(shè)置在反應(yīng)池內(nèi)側(cè)壁上、另一端伸入反應(yīng)池內(nèi)，或電極板與反應(yīng)池內(nèi)側(cè)壁貼合，粒子電極分布于反應(yīng)池內(nèi)，出水口和進水口分別設(shè)在反應(yīng)池兩端。

多維電極處理裝置采用的是折流式的流動方式，在反應(yīng)池中設(shè)置電極板n個，互相交錯排列，電極板間距40mm。

多維電極處理裝置采用多塊石墨電極板的設(shè)計使電解污水在電解反應(yīng)器中形成折流式的流動方式，該流動方式可實現(xiàn)污水在其中均勻分布，避免溶液中出現(xiàn)的濃差極化，同時污水在電解過程中流經(jīng)不同的正、負極板，相當于在同一個電解反應(yīng)器中進行了多次電解，極大的增強了處理效果。極板數(shù)目和極板間距根據(jù)水質(zhì)條件可靈活調(diào)整，其對物質(zhì)濃度變化較大的高含氯頁巖氣返排液有較強的適應(yīng)能力。

粒子電極n個，不規(guī)則分布在反應(yīng)器內(nèi)。粒子電極粒徑5.5mm，長度8mm,呈圓柱狀，能有效促進活性氯的產(chǎn)生，增強有機物的去除效果。

處理系統(tǒng)用于頁巖氣返排液處理時，其處理過程如下：頁巖氣返排液首先通過沉砂池1去除水中的大顆粒物和巖屑，產(chǎn)生的污泥經(jīng)回流管道8進入污泥濃縮池7，然后頁巖氣返排液經(jīng)管道進入化學混凝池2，向水中加入混凝藥劑去除水中懸浮顆粒和膠體雜質(zhì)(ph調(diào)至6-7為最佳)，最后在沉淀池3中進行沉淀，這一過程產(chǎn)生的沉淀同樣經(jīng)管道8進入污泥濃縮池7，隨后頁巖氣返排液經(jīng)管道進入電絮凝裝置4，通過電絮凝作用去除水中重金屬離子及部分有機污染物，處理后的頁巖氣返排液經(jīng)管道進入多維電極處理裝置5去除水中大量的有機污染物，在多維電極處理裝置中我們添加自制的新型軟錳礦填料作為粒子電極。隨后廢水經(jīng)管道進入脫鹽處理裝置去除水中大量的無機鹽類，脫鹽處理產(chǎn)生的濃液經(jīng)進一步處理后產(chǎn)生的鹽類可作為工業(yè)鹽出售。經(jīng)過這一系列處理后的廢水可達到回注和外排的標準。

多維電極處理裝置采用折流式的流動方式，在反應(yīng)池中設(shè)置了多塊極板，頁巖氣返排液由反應(yīng)池下部進入，處理后由上部流出，該流動方式既能防止極板上吸附有機污染物影響處理效果，還可以避免溶液中出現(xiàn)濃差極化。

實施例3

基于多維電極技術(shù)的頁巖氣返排液處理工藝，包括以下步驟：

(1)首先頁巖氣返排液通過沉砂池去除大顆粒物質(zhì)；

(2)然后進入混凝池進行混凝處理，先加入聚合氯化鋁(pac)，濃度控制在35％之間，攪拌30秒，隨后加入聚丙烯酰胺(pam)，其分子量在800萬，濃度控制在0.3％，攪拌時間30秒待水中出現(xiàn)大量絮狀物后，使其進入沉淀池靜置沉淀，產(chǎn)生的沉淀進入污泥濃縮池濃縮收集。

(3)處理后的頁巖氣返排液進入電絮凝裝置，電絮凝裝置以鐵片作為電極板，通過氧化還原以及絮凝沉淀作用去除廢水中的重金屬離子，注意保證該裝置ph維持在8，以確保反應(yīng)正常有效進行。

(4)電絮凝處理后的頁巖氣返排液進入多維電極處理裝置，該裝置設(shè)置多塊極板(石墨極板)，極板間距40mm，極板之間添加自制的軟錳礦填料作為粒子電極，粒子電極為柱狀顆粒，粒徑5.5mm，長8mm，該裝置采用的是折流式的流動方式，返排液由反應(yīng)池下部進水口進入，處理后由另一側(cè)上部出水口排出。

新型軟錳礦填料，是由軟錳礦粉和石墨粉通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉質(zhì)量分數(shù)60％，其余為石墨粉，灼燒溫度330℃、灼燒時間2h。

(5)經(jīng)多維電極裝置處理后的返排液由管道進入脫鹽處理裝置，該裝置采用的是反滲透膜處理，首先將多維電極裝置處理后的返排液ph調(diào)節(jié)至6，隨后返排液經(jīng)管道進入反滲透脫鹽處理裝置，除去頁巖氣返排液中的無機鹽類，操作壓力為65kg/m²。

(5)脫鹽處理裝置產(chǎn)生的濃液經(jīng)進一步處理后，產(chǎn)生的鹽類或做工業(yè)鹽出售。

工藝中的電絮凝法除去重金屬離子是通過利用可溶性的陽極(一般為鐵或鋁)在外電壓作用下產(chǎn)生大量陽離子(fe²⁺、al³⁺)，通過水解、聚合等作用生成一系列多核水解產(chǎn)物而對重金屬離子起絮凝沉淀作用，從而去除廢水中的重金屬離子，陽極\陰極的氧化還原反應(yīng)可使部分重金屬直接被還原為金屬單質(zhì)，而電解產(chǎn)生的氧氣和氫氣可形成小氣泡起到類似氣浮的效果，氧氣、及羥基自由基等強氧化性物質(zhì)可氧化分解有機污染物。因此，電絮凝過程實際上同時具有氧化還原、絮凝和氣浮作用，是多種過程協(xié)同作用的結(jié)果。

實施例4

其它內(nèi)容如實施例1中的內(nèi)容，粒子電極為陶瓷化軟錳礦填料。陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉與粘土質(zhì)量比為7:3；以軟錳礦與粘土總量計，加入活性炭粉12％和硅酸鈉粘合劑15％，灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

實施例5

其它內(nèi)容如實施例1中的內(nèi)容，粒子電極為陶瓷化軟錳礦填料。新型陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；軟錳礦粉與粘土最佳質(zhì)量比為6:4；活性炭粉含量為12％，硅酸鈉15％；粒子電極的最佳灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

實施例6

其它內(nèi)容如實施例1中的內(nèi)容，粒子電極為陶瓷化軟錳礦填料。陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉與粘土質(zhì)量比為5:5；以軟錳礦與粘土總量計，加入活性炭粉12％和硅酸鈉粘合劑15％，灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

實施例7

其它內(nèi)容如實施例1中的內(nèi)容，粒子電極為陶瓷化軟錳礦填料。陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉與粘土質(zhì)量比為4:6；以軟錳礦與粘土總量計，加入活性炭粉12％和硅酸鈉粘合劑15％，灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

實施例8

其它內(nèi)容如實施例1中的內(nèi)容，粒子電極為陶瓷化軟錳礦填料。陶瓷化軟錳礦填料是由軟錳礦粉、活性炭粉、硅酸鈉粘合劑和粘土通過混合，壓制，灼燒形成的固體型材；其中，軟錳礦粉與粘土質(zhì)量比為3:7；以軟錳礦與粘土總量計，加入活性炭粉12％和硅酸鈉粘合劑15％，灼燒溫度為600℃，灼燒時間2h。

實施例9

在實施例3的基礎(chǔ)上，本實施例提供了該方法處理頁巖氣返排液的現(xiàn)場應(yīng)用實例：

四川某井場頁巖氣返排液ph為7.60，顏色偏黃色，無刺激性氣味，其具體參數(shù)如表1所示：

表1四川某井場頁巖氣返排液水質(zhì)

首先通過沉砂池除去水中的大顆粒物質(zhì)，隨后進入化學混凝池，ph調(diào)至6-7，加入濃度為34％的聚合氯化鋁(pac)溶液后攪拌一定時間，隨后加入分子量為1200萬且濃度為0.2％的聚丙烯酰胺(pam)溶液，攪拌至水中出現(xiàn)絮體后靜置一段時間，隨后進入沉淀池，上部澄清液由出水管道進入電絮凝裝置，下部沉淀則由污泥管道進入污泥濃縮池濃縮收集，等待后續(xù)處理。進入電絮凝裝置的頁巖氣返排液通過電絮凝作用除去水中的重金屬離子，處理后的頁巖氣返排液則通過污水管道進入多維電極處理裝置，電解處理頁巖氣返排液中大量的難處理有機污染物，隨后頁巖氣返排液經(jīng)脫鹽處理裝置除水中大量的無機鹽類，脫鹽處理產(chǎn)生的濃液經(jīng)進一步處理后做工業(yè)鹽出售。處理后的頁巖氣返排液水質(zhì)無色且均勻，達到回注或外排的處理標準。

經(jīng)過以上一系列的處理后水質(zhì)情況如表2：

(注：這里只列出了主要的其余標準，沒有要求的的或者微量的已符合標準的就沒有記錄)

從以上可以看出，本發(fā)明中的處理工藝和其中所用的系統(tǒng)裝置帶來非常好的效果。

頁巖氣使用壓裂液是水基壓裂液又名滑溜水，其主要由降阻劑、助排劑和防膨劑構(gòu)成。

其中占有量最大的為聚丙烯酰胺類降阻劑(占壓裂液的千分之一)。聚丙烯酰胺具有降阻性能高，使用濃度低，經(jīng)濟等優(yōu)點在頁巖氣壓裂中得到廣泛的應(yīng)用。聚丙烯酰胺在壓裂過程中經(jīng)高剪切斷鏈變成小分子化合物與返排液一起返排至地面。

所以本發(fā)明中將pam作為目標污染物，采用多維電解單元處理。

頁巖氣也是高含氯，高氯條件下對有機物的處理比較難，經(jīng)本發(fā)明中方法處理后含量大大降低。

其中，電絮凝主要是除重金屬，比如去除汞超標部份，完成處理后，后續(xù)的脫鹽處理主要是用來去除氯離子，使排出去的水達標。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點，上述實施例和說明書所描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都將落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護的范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。