[0001] 本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种气井作业废水资源化处理工艺及设备。

[0002] 国家节水减排相关政策提出要坚持量水而行、节水为重，把水资源作为最大的刚性约束，坚决抑制不合理用水需求，深度开展节水控水降低水资源开发利用强度，加快形成节水型生产生活方式。要坚持把节水作为水资源开发、利用、保护、配置、调度的前提，贯穿于经济社会发展全过程各领域；要坚持把水资源作为最大的刚性约束；要坚持量水而行、节水为重，促进用水方式由粗放向节约集约转变。

[0003] 随着我国国家建设发展的需要，大力发展天然气和页岩气、煤层气等可燃气体资源的开采和使用，伴随着可燃气行业的发展，气井作业废水的产生量日益增加，若不采用有效的处理手段，会导致环境污染问题日益严峻，同时气井集中区的水资源稀少，需要提高水资源的重复利用率。

[0004] 目前气井废水的处理工艺主要是以回注为主，此类处理工艺将慢慢被摒弃。为适应社会发展的需求，水资源的循环利用和资源化是大势所趋，同时，也可以很好的解决气井开采过程中水资源短缺的困境。基于以上事实情况，高效、低成本的解决气井作业废水资源化处理问题应运而生，利用先进的膜过滤和蒸发结晶技术，通过物理方式截留不同的污染物，得到精制盐水溶液后再蒸发结晶出结晶盐，实现废水资源化，大大减少了处理流程，最大程度的提供资源化利用率。

[0050] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0051] 在本发明的一些实施例中，公开了一种气井作业废水的资源化处理工艺，如图1所示，本发明的工艺按以下步骤进行：

[0052] 步骤一：废水经过原水泵从原水调节池提升至破胶、气浮池，在原水进入加药池，不再添加任何的助、絮凝药剂，降低原水粘度和石油类，去除悬浮油；

[0053] 步骤二：将步骤一获得的原水在进入加药、反应池，pH大于11，反应1～4h，加药种类为石灰、液碱、纯碱，不再添加任何的助、絮凝药剂；

[0054] 步骤三：将步骤二获得的原水送入管式膜进水池缓冲，保证后续系统的进水稳定；

[0055] 步骤四：将步骤三获得的原水送入PEK有机管式膜系统在强碱性(pH大于11)条件下进行泥水分离，清液进入超滤清液缓冲罐，产水水质达到:SS≤0.5mg/L,总硬度≤50mg/L,SDI15≤3，总硅≤5mg/L；

[0056] 步骤五：步骤三经PEK有机管式膜系统分离出的浓液进入脱泥系统，进入脱泥系统的浓液压滤出的最后的固体进入污泥处理环节，经脱泥系统获得的清液回流至PEK有机管式膜系统，PEK有机管式膜系统与脱泥进行循环净化，最终清液进入超滤清液缓冲罐。

[0057] 步骤六：将步骤四获得的产水送入纳滤膜系统，纳滤膜系统采用连续浓缩设计，单级回收率大于95％，少量的浓缩液去杂盐干化，纳滤产水主要是氯化钠溶液，纳滤产水的COD＜200mg/L，二价阴离子＜100ppm。

[0058] 步骤七：将步骤六获得的产水送入树脂和脱碳系统，除硬脱碳后的产水进入中间缓冲池，产水水质要求总硬度＜1ppm，总碱度＜50ppm。

[0059] 步骤八：将步骤七获得的产水送入GTRO系统和二级RO系统，GTRO浓缩液中氯化钠浓度＞12％，GTRO产水进入二级RO系统，二级RO浓水回流至GTRO原水，二级RO产水TDS＜100ppm，COD＜30ppm，氨氮＜1ppm。

[0060] 步骤九：将步骤八获得的产水送入活性炭系统，保证产水水质TDS＜100ppm，COD＜30ppm，氨氮＜1ppm，满足地表四类排放标准，达标排放或回用。

[0061] 步骤十：将步骤八获得的浓缩液送入催化氧化系统，进一步去除COD，产水COD＜150ppm，保证结晶盐的品质和资源化利用率。

[0062] 步骤十一：将步骤十获得的产水送入蒸发结晶系统，结晶出合格的氯化钠工业盐，产品满足工业结晶盐干盐一级品的要求，蒸发冷凝水进入二级RO产水池。

[0063] 步骤十二：将步骤十一产生的结晶母液和纳滤膜系统的浓缩液混合送入杂盐干化系统，产生的固形物交由有资质的单位去处理，产水进入二级RO产水池。

[0064] 步骤十三：以上所有系统的清洗水和再生水全部回流至原水调节池。

[0065] 在本发明的实施例中，所使用的膜系统的功能与规格可以参照如下配置：

[0066] PEK有机管式膜系统，其中的PEK管式膜为PEK(聚醚酮)材质分离膜，膜孔径5nm～0.2μm。

[0067] 纳滤膜系统：其中的纳滤膜为聚酰胺材质分离膜，膜结构为卷式或者碟管式，截留分子量150‑800Da。

[0068] 树脂除硬系统：其中的树脂为大孔弱酸阳树脂或者螯合树脂。

[0069] 高压反渗透膜系统：其中的纳滤膜为聚酰胺材质分离膜，膜结构为卷式或者碟管式，操作压力＞8MPa，脱盐率＞90％。

[0070] 二级RO系统：其中的纳滤膜为聚酰胺材质分离膜，膜结构为卷式或者碟管式，操作压力＞4MPa，脱盐率＞99.5％。

[0071] 为了更好的实施本发明，特举如下实施例进一步说明，本发明不局限于下述实例。

[0072] 实施例1：

[0073] 本实施例中，公开了采用上述实施例的陕西某油气公司的气井作业废水处理的实例，其水质情况如下:

[0074] 表4.4‑2第一类原水:气田压裂返排液水质

[0075] 号序 项目 压裂返排液(mg/L) 钻井废水(mg/L)1 pH 5‑10 5‑10
2 溶解氧 ≤1.44 ≤0.68
3 化学需氧量 ≤8000 ≤8000
4 BOD ≤2100 ≤2100
5 氨氮 ≤136 ≤136
6 总磷 ＜0.1 痕迹
7 总氮 ≤408 ≤408
8 铜 痕迹 ≤0.01
9 锌 痕迹 ≤0.088
10 氟化物 ≤5.51 ≤5.2
11 硒 痕迹 ≤0.602(ug/L)
12 砷 ≤0.731(ug/L) ≤3.88(ug/L)
13 铅 痕迹 ≤0.327
14 汞 ≤0.464(ug/L) ≤0.723(ug/L)
15 镉 ≤0.026 ≤0.076
16 六价铬 痕迹 ≤1.14
17 氰化物 痕迹 ≤0,915
18 石油类 ≤1 ≤1
19 TDS ≤20000 ≤20000
20 SS ≤50 ≤100

[0076] 表4.4‑3第二类原水:泥浆压滤液水质

[0077]

[0078] 表4.4‑4第三类原水:泥浆压滤液和压裂返排液混合液水质

[0079]

[0080] 作业废水从调节池提升后首先经过破胶、气浮等预处理后再经加药软化系统，经过耐碱PEK管式超滤膜(UF1)澄清除杂，产水硬度小于50mg/L(钙、镁离子≤10mg/L)，含污泥浓水直接经过板框压滤脱水，脱水后泥饼进入填埋场填埋，压滤液返回前面软化反应池(实际管式膜回收率近100％，仅有浓渣带出少量水分)，PEK管式超滤膜系统一次水回收率90％以上，管式膜产水回调pH后进入纳滤膜系统，纳滤膜浓水去杂盐干化，纳滤膜产水树脂除硬、脱碳后进入反渗透膜系统，高压反渗透膜GTRO1系统回收率70％，GTRO1产水经过二级RO3
除盐后，产水14m/h经过活性炭处理，二级RO浓水回流至GTRO1原水，最终产水水质满足《城市污水再生利用‑工业用水水质》(GB/T19923‑2024)补水要求，回用至工业生产环节，高压
3
反渗透浓水5m /h，TDS约120000ppm经过催化氧化去除大部分COD去后端的浓盐蒸发结晶系统经蒸发结晶后可以达到《工业盐》(GB/T5462‑2015)精制工业盐工业干盐一级品标准。采用本工艺实现液体零排放，最后的结晶盐统一委托处理。

[0081] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0082] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。