TCI 191-2023 页岩气压裂返排液精细化处理工艺导则

ICS75.020CCSE10/19CI团 体 标 准T/CI191—2023页岩气压裂返排液精细化处理工艺导则ProcessGuidelinesforRefinedTreatmentofFracturingFlowbackFluidsfromShaleGasExploitation2023-11-23发布 2023-11-23实施中国国际科技促进会发布T/CI191—2023T/CI191—2023前言GB/T1.1-20201某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由中国矿业大学提出。本文件由中国国际科技促进会归口。本文件起草单位：中国矿业大学、中国石油大学（华东）、中石化石油工程设计有限公司、中国石油集团安全环保技术研究院有限公司、哈尔滨工业大学。本文件主要起草人：李小兵、侯影飞、王伟、王庆吉、魏利、吴勉、蒋驰、肖小龙、王占生、李春颖、梁星、马修鹏、张磊、孙秀梅、魏东。本文件是首次发布。T/CI191—2023T/CI191—2023PAGEPAGE1页岩气压裂返排液精细化处理工艺导则适用范围本文件规定了页岩气压裂返排液处理工艺的术语和定义、技术要求。本文件适用于页岩气压裂返排液处理后外排、回注地层和循环利用。规范性引用文件GB8978《污水综合排放标准》GB16297《大气污染物综合排放标准》GB5749《生活饮用水卫生标准》GB5084《农田灌溉水质标准》GB3095《环境空气质量标准》GB34330HJ494HJ828《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》NB/T14002.33SY/T6596《气田水注入技术要求》SY/T5523《油田水分析方法》术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1页岩气压裂返排液FracturingFlowbackFluidsfromShaleGasExploitation页岩气开发过程中压裂作业结束后，生产过程中产生并返排回地面形成的返排液。3.2精细化处理RefinedTreatment采用“分级氧化、分质处理”精细化作业处理页岩气压裂返排液，分级氧化是指利用预氧化去除页岩气压裂返排液中易降解有机污染物，利用高级氧化去除页岩气压裂返排液中难降解有机污染物；分质处理是指利用预处理工艺去除页岩气压裂返排液中总悬浮物、油类、部分非溶解态有机污染物和部分总溶解性固体，利用高级氧化工艺去除大部分难降解有机污染物，利用分盐-脱盐工艺降低总溶解性固体指标，回收脱盐水和工业盐产品。3.3预处理Pretreatment通过调节均质、预氧化、混凝沉降等工艺去除页岩气压裂返排液中大部分总悬浮物、油类、部分非溶解态有机污染物和部分总溶解性固体。3.4高级氧化AdvancedOxidationProcesses通过芬顿氧化、臭氧氧化、电化学氧化以及等离子体氧化等工艺去除页岩气压裂返排液中大部分难降解有机污染物。3.5分盐SaltSeparation通过膜分离或蒸发结晶等技术分离页岩气压裂返排液中混合无机盐。3.6脱盐SaltDesalination通过膜分离、蒸发结晶、离子交换等技术或组合技术去除页岩气压裂返排液中绝大部分盐，回收脱盐水并形成具有工业应用价值的无机盐产品。3.7高矿化度体系HighSalinitySolution总溶解性固体（TDS）含量大于10000mg/L的溶液体系。基本要求压裂返排液处理工艺应根据进水水质特性、出水水质要求和结晶盐品质要求，通过试验并经过技术可行性、经济合理性、安全可靠性和环境危害性综合分析确定。依据“分级高级氧化工艺主要去除大部分有机污染物。分盐-脱盐工艺主要降低总溶解性固体指标，回收脱盐水和工业盐产品。根据页岩气压裂返排液处理后的不同用途确立相应的工艺流程与标准。页岩气压裂返排液处理工艺选择应通过技术、经济综合对比确定，可采用集中或分散处理。页岩气压裂返排液处理工艺可通过采用模块化、撬装化处理设备或设施来实现。页岩气压裂返排液处理工艺中产生的污泥应合理处理与处置。页岩气压裂返排液处理工艺中产生的废气应收集处理。页岩气压裂返排液处理工艺最终出水水质若达到生活用水标准，可外排或作其它合理利用。页岩气压裂返排液处理工艺最终制得的盐产品应按照污泥堆放要求贮存，应注意避免二次污染的可能，同时为定期处置保证足够空间。页岩气压裂返排液处理工艺预处理工艺预处理工艺可以选用调节均质、混凝沉降、气浮、过滤和预氧化工艺及组合工艺。选用调节均质处理均衡调节页岩气压裂返排液水质及水量，降低冲击负荷，提高适应水质及水量波动能力。选用混凝沉降工艺利用混凝剂和絮凝剂对页岩气压裂返排液进行凝聚，再通过沉淀池沉降处理。根据压裂返排液水质特性及试验确定混凝剂和絮凝剂的种类和用量，沉淀池宜采用斜板（管）沉淀池。选用气浮工艺利用微气泡的上浮作用去除页岩气压裂返排液中部分总悬浮物和油类。选用过滤工艺去除经混凝处理后页岩气压裂返排液中部分总悬浮物和油类，宜选用粒径级配合理、耐腐蚀、机械强度好、成本低的滤料。选用空化氧化或其它预氧化工艺对页岩气压裂返排液预氧化处理，降解页岩气压裂返排液中易降解有机污染物。1表1页岩气压裂返排液预处理工艺进水水质要求总悬浮物(mg/L)化学需氧量(mg/L)总溶解性固体(mg/L)含油量(mg/L)≤1000≤2000≤20000≤150高级氧化工艺高级氧化工艺可以选用芬顿氧化、臭氧氧化、电化学氧化、光催化氧化以及等离子体氧化等。选用高级氧化工艺降解水中有机污染物时，应通过试验，经技术经济和安全环保条件综合比较后确定。pH4~5。臭氧氧化工艺一般配合催化剂使用。pH5~7。选用光催化氧化工艺需要考虑水体透光性与光能在水中衰减等因素的影响。选用等离子体氧化工艺，通过直接在液相中放电产生活性物种，降解有机污染物。2表2页岩气压裂返排液高级氧化工艺进水水质要求总悬浮物(mg/L)化学需氧量(mg/L)总溶解性固体(mg/L)含油量(mg/L)pH浊度(NTU)≤100≤500≤10000≤54~7≤20分盐-脱盐工艺选用纳滤工艺选择性分离页岩气压裂返排液中不同价态离子，回收脱盐水和具有工业应用价值的无机盐产品。100D10000mg/L。选用膜蒸馏工艺进行深度脱盐制盐，推荐选用真空膜蒸馏技术。选用结晶工艺对浓水进行处理，一价离子工段浓水推荐选用蒸发结晶，二价离子工段浓水推荐选用冷冻结晶，分别获得工业盐产物。对高矿化度（≤50000mg/L）页岩气压裂返排液宜选用纳滤–反渗透集成膜工艺、电渗析–膜蒸馏集成工艺。3表3页岩气压裂返排液分盐-脱盐工艺进水水质要求总悬浮物(mg/L)化学需氧量(mg/L)(mg/L)含油量(mg/L)浊度(NTU)余氯(mg/L)pH铁含量(mg/L)Sr、Ba等难溶盐离子≤50≤60≤10000≤2≤1≤0.14~11<0.05（溶解氧>5mg/L）Ipb<0.8Ksp4表4页岩气压裂返排液分盐-脱盐工艺出水水质要求总悬浮物(mg/L)化学需氧量(mg/L)总溶解性固体(mg/L)含油量(mg/L)浊度(NTU)余氯(mg/L)pH≤25≤60≤200≤1≤1≤0.16~9污泥处理（GB34330）鉴定污泥性质，确定相应的处理与处置措施。污泥按减量化、无害化、资源化原则，处理后污泥宜设置污泥堆场或污泥料仓贮存。废气处理页岩气压裂返排液处理设备和处理设施产生的废气应进行收集处理，排放应符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297）和项目所在地大气污染物排放标准的相关规定。废气处理工艺应根据废气性质、产生量等因素，结合工程运行条件，经过技术、经济对比确定。采样和化