本发明属于油田污水处理的，具体涉及一种油气田压裂返排液的深度处理方法及系统。
背景技术：
1、目前我国油田以低渗透、超低渗透油藏为主，其开采难度系数巨大，压裂技术是作为开发低渗透油藏和非常规油气的关键途径，其顺利执行离不开大量压裂液的支撑，在压裂作业完成后，部分压裂液会回流至地表，形成压裂返排液。压裂返排液含有高矿化度、浊度、盐度、复杂污染物和多种有机添加剂，未经处理的压裂返排液会对生态系统和人类健康造成危害。
2、压裂返排液的处理方法有许多，其主要包括物理法(重力沉降和过滤)、化学法(混凝沉降)、生物法和膜处理法等。考虑压裂返排液的复杂水质，指望通过某一个技术单元实现无害化处理是不现实的，通过合适的强化处理的组合，能够使得压裂返排液得到良好净化处理。压裂返排液的预处理工艺并非仅靠单一的混凝、吸附等物理手段，压裂返排液的处理技术通常是多个工艺联合，以达到回注的标准。其主要预处理技术还以高级氧化处理为核心，辅以物理处理，通过一系列强化处理的组合策略，实现对压裂返排液的良好的净化效果。
3、其次，采用生物处理技术处理压裂返排液时，其有效性受到高分子和难降解有机物(包括邻苯二甲酸、多环芳烃和石油烃等)的阻碍，因此，为了提升生物处理的效率，需要引入合适且有效的氧化技术，因此，合适的预氧化技术对提高压裂返排液处理效果至关重要，寻找绿色高效的氧化方法成为当前油气田废水领域的研究热点。其中强化高铁酸盐fe(vi)在降解污染物方面表现出色，然而，对于某些难以处理的污染物的氧化矿化程度并不理想。此外，fe(vi)以及中间态的铁(fe(iv)和fe(v))对于不含富电子基团的有机污染物的降解效果有限。其次，水溶液的ph值对fe(vi)的稳定性和氧化能力具有显著影响。
4、目前对于低渗油藏的开采，对回注水质的要求越来越高，石油行业为确保回注过程不会对地层造成损害，并满足环保和安全生产的要求对回注水制定了相关标准(《碎屑岩油藏注水水质指标技术要求及分析方法》(sy/t 5329-2022))，部分油田也根据地层性质建立了当地的企业标准，例如《陇东油田采出水处理水质指标及分析方法》(q/sy cq 08011-2019)，这些标准其中对悬浮固体含量(ss)、含油量等指标均提出了明确要求。然而，传统的处理技术很难达到回注的要求。因此，亟需一种更高效且环保经济的压裂返排液的联合深度处理工艺。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种油气田压裂返排液的深度处理方法及系统，旨在基于氧化技术、生物处理技术和膜过滤技术解决上述的问题。
2、本发明主要通过以下技术方案实现：
3、一种油气田压裂返排液的深度处理方法，包括以下步骤：
4、步骤s1：对压裂返排液进行混凝预处理；
5、步骤s2：调节压裂返排液的ph值，且ph值小于9；然后，采用高铁酸钾或者h2o2与高铁酸钾对压裂返排液进行氧化处理，其中h2o2和高铁酸钾的摩尔质量比为1:1-3.5；
6、步骤s3：采用生物膜反应器对氧化处理后的压裂返排液进行处理，去除压裂返排液中的有机物；
7、步骤s4：依次采用微滤膜和纳滤膜对压裂返排液进行膜过滤。
8、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s2中，所述高铁酸钾的初始浓度为2000～4000mg/l。优选地，所述高铁酸钾的初始浓度为3000mg/l。
9、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s2中，调节后的压裂返排液的ph值＝7～8，h2o2和高铁酸钾的摩尔质量比值为1:2。
10、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s1中，采用聚合氯化铝pac与聚丙烯酰胺pam对压裂返排液进行混凝预处理；在压裂返排液中，聚合氯化铝pac和聚丙烯酰胺pam的浓度分别为400mg/l-800mg/l和10mg/l-40mg/l。优选地，在压裂返排液中，聚合氯化铝pac和聚丙烯酰胺pam的浓度分别为600mg/l和20mg/l。
11、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s3中，在对处理压裂返排液之前，首先，对生物膜反应器进行挂膜，然后，对生物膜反应器依次进行盐度驯化和污染物驯化。
12、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s3中，在对处理压裂返排液时，所述生物膜反应器依次进行缺氧阶段、好氧阶段、缺氧阶段和好氧阶段运行，且运行时间比为4:13:2.5:4。
13、为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤s3中，在过滤之前，调节压裂返排液的ph至中性；所述生物膜反应器的进水toc：tn：tp为100:(1-1.5):(0.05-0.1)。
14、一种油气田压裂返排液的深度处理系统，基于上述的油气田压裂返排液的深度处理方法进行，包括从前至后依次设置的絮凝预处理模块、氧化处理反应池、生物膜过滤池、微滤膜过滤池和纳滤膜过滤池。
15、本发明的有益效果如下：
16、(1)本发明旨在通过结合氧化技术、生物处理手段和膜过滤工艺构建一种高效且经济的压裂返排液处理方案，从而实现压裂返排液的深度处理。本发明通过过氧化氢(h2o2)强化高铁酸钾(fe(vi))氧化处理压裂返排液，有效提升了压裂返排液的氧化效率和可生化性；结合序批式生物膜法(sbbr)有效去除压裂返排液中的有机物，并通过微滤(mf)和纳滤(nf)进行膜过滤，实现压裂返排液的深度处理。其中，在序批式生物膜法中，本发明根据压裂返排液水质特征，对活性污泥进行盐度和污染物驯化，使其微生物能适应其生存环境，且将经过氧化后的压裂返排液引入生物处理系统，有效提高了生物处理的效率，具有较好的实用性。
17、(2)本发明采用600mg/l的聚合氯化铝(pac)与20mg/l的聚丙烯酰胺(pam)对压裂返排液进行混凝预处理，混凝完成后其浊度和悬浮固体含量(ss)的去除率分别达到82.6％和38.0％。在此基础上，采用fe(vi)对压裂返排液进行氧化处理，在fe(vi)加量为3000mg/l、ph为8.0，反应60min后，化学需氧量(cod)、总有机碳(toc)和254nm波长下的吸光度(uv254)的去除率分别为29.1％、30.7％和54.9％。进一步地，按照1:2(fe(vi):h2o2，n/n)添加h2o2强化fe(vi)氧化，cod、toc和uv254的去除率分别提升至39.3％、46.0％和66.6％。压裂返排液经氧化处理后可使生化性明显提升，以污水处理厂出水为接种液，fe(vi)-h2o2处理后生化需氧量与化学需氧量的比值(b/c)较未处理的压裂返排液提升333.0％；以经压裂返排液驯化后的菌液为接种液，fe(vi)-h2o2处理后b/c比值分别达到0.436。
18、(3)采用序批式生物膜法(sbbr)对氧化处理后的压裂返排液进行进一步处理，强化fe(vi)氧化后提高了sbbr反应器对有机物的去除能力，其中fe(vi)-h2o2-sbbr对有机物去除效果最佳。sbbr反应器经过4小时缺氧阶段，13小时好氧阶段，2.5小时缺氧阶段，4小时的好氧阶段运行后，fe(vi)-h2o2-sbbr体系出水cod、toc和uv254的去除率均达到90.0％以上。同时，该工艺出水tn的去除率能达到75.0％，tp的去除率能达到60.0％。对微生物群落进行分析可知fe(vi)或fe(vi)-h2o2氧化工艺影响了微生物群落的多样性。通过线性判别分析效应大小(lefse)分析，fe(vi)或fe(vi)-h2o2氧化可以增强反应器内微生物降解芳烃类有机物的能力，经强化氧化后的压裂返排液更有利于微生物进行反硝化活动。分析环境因子与微生物群落的关系指出微生物能够以压裂返排液中的有机物为碳源，fe(vi)氧化-sbbr或fe(vi)-h2o2氧化-sbbr工艺可以实现压裂返排液的有效处理。
19、(4)采用微滤(mf)和纳滤(nf)对压裂返排液进行深度处理，与混凝后水样直接过滤的膜通量相比，经氧化-sbbr处理后的膜通量明显提升，mf膜通量从8.0l·m-2·h-1提升至100.0l·m-2·h-1以上，nf膜通量从0.7l·m-2·h-1提升至25.0l·m-2·h-1以上。结合膜面污垢层表征分析，观察到氧化-sbbr工艺处理组的膜面与混凝处理组过膜后的膜面相比具有更加明显的膜材料红外特征峰，表明氧化-sbbr处理能够有效改善膜污染。高铁酸盐氧化-生物膜-膜过滤出水的toc和cod去除率达到95.0％以上，盐度去除率达到65.0％以上，同时可以去除具有剧毒的有机物。比较不同氧化方法所对应的工艺出水情况，fe(vi)-h2o2-sbbr-mf-nf工艺出水水质最佳，其出水的含油量、粒径中值和ss均达到《碎屑岩油藏注水水质指标技术要求及分析方法》(sy/t 5329-2022)中ii级水质标准。同时该工艺出水toc和cod仅为6.9mg/l和8.4mg/l，满足《污水综合排放标准》(gb 8978-1996)的一级标准。因此，fe(vi)-h2o2-sbbr-mf-nf工艺在处理压裂返排液外排方面具有良好的应用前景。
1.一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述高铁酸钾的初始浓度为2000~4000 mg/l。
3.根据权利要求2所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述高铁酸钾的初始浓度为3000 mg/l。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s2中，调节后的压裂返排液的ph值=7~8，h2o2和高铁酸钾的摩尔质量比值为1:2。
5.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s1中，采用聚合氯化铝pac与聚丙烯酰胺pam对压裂返排液进行混凝预处理；在压裂返排液中，聚合氯化铝pac和聚丙烯酰胺pam的浓度分别为400 mg/l-800 mg/l和10 mg/l-40mg/l。
6.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s3中，在对处理压裂返排液之前，首先，对生物膜反应器进行挂膜，然后，对生物膜反应器依次进行盐度驯化和污染物驯化。
7.根据权利要求6所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s3中，在对处理压裂返排液时，所述生物膜反应器依次进行缺氧阶段、好氧阶段、缺氧阶段和好氧阶段运行，且运行时间比为4:13:2.5:4。
8.根据权利要求1所述的一种油气田压裂返排液的深度处理方法，其特征在于，所述步骤s3中，在过滤之前，调节压裂返排液的ph至中性；所述生物膜反应器的进水toc：tn：tp为100:(1-1.5):(0.05-0.1)。
9.一种油气田压裂返排液的深度处理系统，基于权利要求1-8任一项所述的油气田压裂返排液的深度处理方法进行，其特征在于，包括从前至后依次设置的絮凝预处理模块、氧化处理反应池、生物膜过滤池、微滤膜过滤池和纳滤膜过滤池。
