涪陵页岩气开发压裂废水的污染防治技术探讨

水力压裂技术是目前页岩气开发的主要储层改造手段,水力压裂所需水量大,返排液的总返排量大、高矿化度、高COD且返排周期长,为降低对环境的污染,返排液必须经处理再排放。根据涪陵页岩气开发压裂废水情况,本研究以"前期回用-后期排放"为方向。在开发阶段压裂返排液和采气分离水经"pH值调节/预氧化-混凝"处理在工区内重复利用,开发结束后不再利用的压裂返排液和采气废水经"pH值调节/预氧化-混凝-高级氧化-反渗透-浓水处理"深度处理后达标排放。前期回用处理采用罐装车设备,后期排放处理以罐装车与深度处理的撬装装置联用,整套设备适应性强、可重复利用且方便移动。     

页岩气压裂返排液电化学处理现场试验研究

页岩气压裂返排液盐度高、有机物含量丰富,在回用和外排前需进行深度处理。构建了2 m³/h的电絮凝-电化学氧化集成工艺装置,在某页岩气开采平台开展了压裂返排液现场处理试验,该平台水质波动大。结果表明,在长周期运行过程中,经优化后的电絮凝-化学絮凝联用工艺可降低系统电耗和排泥量,电化学氧化深度降解COD符合一级反应动力学模型。当采用电絮凝电流35 A、电化学氧化电流60 A、停留时间均为10 min、辅助聚合氯化铝(PAC)投加量350 mg/L、Na₂CO₃投加量550 mg/L时,压裂返排液中悬浮物、硬度和COD均稳定达到100 mg/L以下,满足《页岩气储层改造第3部分：压裂返排液回收和处理方法》(NB/T 14002.3—2015)的回用要求和后续外排脱盐处理需求。药剂投加量较常规化学絮凝法可降低70%以上,污泥产生量降低约30%,直接运行成本约28元/m³。整套工艺具备良好的抗冲击能力,污染物去除效率高,成本较低,为油气开发中的压裂返排液处理工程建设提供了技术支撑。     

页岩气压裂返排液回用处理技术研究与应用

在页岩气的开发过程中,对页岩气压裂返排液进行无害化处理具有一定的难度。主要分析了页岩气压裂排液中影响回用的主要成分,根据实验对比研究了影响压裂排液回用的主要原因,同时也介绍了页岩气压裂返排液回用所用的处理技术和利用这种处理技术组成的装置应用。     

某页岩气井压裂返排液处理工程实例

页岩气在开采的过程中,常常会采用水力压裂的技术来提高页岩气井的产气量。采用水力压裂技术进行作业后,会有大量的废液需要返排至地面,因此形成了页岩气的压裂返排液。页岩气的压裂返排液具有有污染物的类别多、悬浮物及有机物的浓度高等特点,因此其处理的难度大,如未经处理排放至环境,将会造成环境污染。通过实例阐述了“预处理—光催化氧化—混凝沉淀—砂滤”组合工艺在页岩气压裂返排液处理回用中的应用。实际运行结果表明,该工艺出水满足回用要求。     

压裂返排液处理现状及难点研究

针对压裂返排液处理难点在于高含量盐类物质和COD去除这种情况,总结了国内外的处理现状,建议将各类盐类物质含量及总盐量加入我国水质标准中,并应将多方向回用优先于外排作为处置手段考虑。为探索高效去除COD的工艺,对以蒸馏为主体的脱盐、降COD处理工艺组合进行了研究,活性炭吸附、树脂吸附、陶瓷膜过滤、臭氧氧化4种预处理方法中以臭氧氧化的效果最好。活性炭填料臭氧处理后蒸馏的出水COD为73 mg/L,去除率高达74.4%,已非常接近外排达标限值60 mg/L,可用清水稍加稀释后外排或回用于农业灌溉。     

页岩气压裂返排液回用外排技术研究

分析了四川长宁–威远区块与重庆涪陵区块页岩气压裂返排液组分,并对返排液回用外排技术进行了探讨。压裂返排液具有化学需氧量高,总溶解性固体含量高,总悬浮物含量高等"三高"特点且成分复杂,采用回用技术可实现水资源重复利用,外排技术则需要多种方案的优化组合。     

页岩气开采返排废水有机污染物研究进展与展望

伴随着页岩气的开发,与之相关的环境问题受到广泛关注,其中返排废水由于水量大、高盐、成分复杂及潜在的环境风险成为关注的焦点。本文对国外报道的页岩气开采返排废水中有机污染物的来源、组成、生物降解性及有机污染水平和生态环境风险进行了总结,表明其环境风险值得关注。指出由于返排废水水质易受压裂液配方和页岩层性质等因素影响而差异明显,我国需要加快对页岩气开采返排废水有机污染物的全面调查和评估,科学认识其潜在生态环境风险。基于对返排废水中有机污染物的可生物降解组分及其生物转化、对微生物的潜在抑制作用等的调查和实验结果的分析,提出研究开发针对返排废水有机污染物去除的强化生物处理技术具有现实需求和技术可行性。     

延长油田胍胶压裂返排液循环利用技术研究

延长油田油井压裂作业产生的胍胶压裂返排液"四高"(总铁、黏度、悬浮物、细菌)。采用"水质调节-强化絮凝-O_3催化氧化"三步法工艺进行处理后回用。研究表明,在强化絮凝的基础上,通过投加固体催化剂进行臭氧催化氧化反应,返排液黏度显著降低,水质处理效果优良。该工艺最佳参数:pH值为9.0,絮凝剂IF-A投加800 mg/L,助凝剂FA-B投加1.5 mg/L,在A系列固体催化剂与压裂返排液接触环境中通入臭氧30 min。处理后的返排液,总铁浓度可降至1.0 mg/L以下,悬浮物浓度降至2.0 mg/L以下,黏度低于1.10 mPa·s。用三步法处理后液回配滑溜水压裂液的各项指标与用饮用水配制的滑溜水压裂液性能接近,均能满足地方标准《压裂液用滑溜水体系》的要求,符合现场滑溜水压裂液配制用水的要求,并应用于指导页岩气压裂返排液的处理及回用。     

页岩气压裂返排液再利用处理技术研究

页岩气压裂返排液具有黏度高、悬浮物质量分数高、成分复杂等特点,对其进行回用处理可减轻环境污染、节约水资源。以延长页岩气为对象,进行"氧化-絮凝"工艺处理页岩气压裂返排液的研究。结果表明,以硫酸亚铈作催化剂且质量浓度为100 mg/L、双氧水质量分数为0.3%及硫酸亚铁质量浓度为140 mg/L时,可使返排液黏度由原来18.09 mPa·s降低到2 mPa·s以下;调整氧化处理后的返排液pH为7.5,在PAC质量浓度为600 mg/L,PAM质量浓度为20 mg/L时进行絮凝处理,处理后水中悬浮物由处理前的2 490 mg/L降低到0.9 mg/L,含油量由处理前的37.25 mg/L降低到4.32 mg/L。处理后水质满足平均空气渗透率≤0.01μm~2的地层回注要求。     

页岩气返排液处理现状

页岩气作为一种清洁、低碳、高储量的非常规天然气,已成为未来天然气资源的新宠儿。但是目前其开发方式是水力压裂,该法在开发过程中会产生组分复杂的压裂液返排液。针对制约页岩气勘探开发的压裂返排液处理技术,系统梳理了国内外真对压裂返排液组成及处理技术的现状并通过与美国等发达国家技术的对比对我国未来页岩气发展进行了展望。     

基于臭氧与超声氧化降低页岩气压裂返排液COD

针对页岩气压裂返排液化学需氧量（COD）高,难以直接排放的问题,研究了臭氧氧化（O₃）、超声氧化（US）和臭氧与超声联用氧化（O₃+US）三种方式降低页岩气压裂返排液COD的效果。结果表明：O₃+US因能产生更多的自由基而具有更好的降低COD效果。O₃+US联用氧化返排液过程中,首先是臭氧直接氧化有机污染物生成醛酮等物质,然后再是自由基氧化降解,返排液颜色会出现特征变化。另外研究了水样pH、超声波功率、催化剂种类和加量、反应时间等因素对O₃+US联用氧化降低COD的影响,结果表明其降低COD的效率随pH的增大而减小,随超声波功率的增大先增大后减小,随作用时间的延长而增大。综合考虑,推荐降低页岩气压裂返排液COD的氧化条件为：臭氧质量浓度42mg/L、pH为2.5左右、超声波功率800W、催化剂MnO₂加量0.45g/L、反应时间100min,处理后COD降低68.17%。同时,降解动力学拟合分析显示MnO₂催化下O₃+US联用氧化降低页岩气压裂返排液COD的过程更符合二级动力学特征。     

压裂返排液处理技术研究进展

针对压裂施工井次不断增多和施工规模逐渐增大的现状,概述了我国压裂返排液处理技术的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。各油气田应根据现场实施条件,对比外排、回注、回用等处置方式的技术难度,优选最合适的处理工艺进行渠道化处理。有回注条件的优先选择回注处理工艺,其处理成本最低;有回用需求的选择回用工艺,保留返排液中有用成分重新配制新的压裂液;最后的选择是外排处理,其要求指标多,处理成本最高。     

压裂返排液处理技术研究进展

针对压裂施工井次不断增多和施工规模逐渐增大的现状,概述了我国压裂返排液处理技术的研究进展,并对未来的发展方向进行了展望。各油气田应根据现场实施条件,对比外排、回注、回用等处置方式的技术难度,优选最合适的处理工艺进行渠道化处理。有回注条件的优先选择回注处理工艺,其处理成本最低;有回用需求的选择回用工艺,保留返排液中有用成分重新配制新的压裂液;最后的选择是外排处理,其要求指标多,处理成本最高。     

页岩气压裂返排液处理新技术综述

本文综述了页岩气压裂返排液的国内外处理现状,着重分析了国外正在应用的三种新技术,分别是MVR蒸馏技术、电絮凝技术以及臭氧催化氧化技术。这些技术均可有效解决不同污染物组份的压裂返排液污染问题,节约处理成本,保护生态环境,代表了未来该领域的主要发展方向。     

2种深度氧化技术在工业废水处理中的应用实例比较

简要介绍了臭氧氧化、曝气生物滤池(BAF)、Fenton氧化工艺的常见型式,并从处理规模、进出水水质、设计参数、主要构筑物及设备、经济指标、三废情况等方面介绍了臭氧氧化+BAF和Fenton氧化+沉淀过滤这2种深度氧化处理技术在部分工业废水处理工程中的应用。总结了2种深度处理技术的技术特点和适用范围,为废水深度处理技术的选择提供参考,并发现了在考虑废气处理、污泥处置及废水回用的情况下,臭氧氧化+BAF技术更具优势。     

印染废水深度处理回用工程的设计与应用

以印染污水处理厂处理后的外排水作为水源,采用臭氧-生物碳池、臭氧-生物碳池-双膜法处理工艺,生产不同品质的回用水,保证了回用水质及工程运行的安全可靠,降低了工程造价及运行成本。实际运行说明,该工艺用于印染行业的废水回收利用是合理、经济和安全的。     

臭氧在印染废水再生利用中的应用试验研究

对印染废水二级生化出水进行臭氧氧化试验研究,结果表明:臭氧对色度、UV254等均有较好的去除效果,但是臭氧投加量较大且氧化处理后的废水有一定程度的返色现象。研究还发现,前处理(生物活性炭、混凝沉淀)可以有效地减少臭氧投加量并较大程度消除臭氧氧化引起的返色影响。     

不同方法深度处理印染废水的比较研究

作为纺织印染大国,如何实现印染废水中水回用是中国面临的重要课题。作者分别采用臭氧氧化法和超声波-活性炭法对已生化处理的印染废水深度处理。结果表明:臭氧氧化法可去除印染废水中75%的COD,使出水COD降至60 mg/L,超声波-活性炭联合法可去除印染废水中89.6%的COD,使出水COD降至25 mg/L,两种处理方法出水均能满足中水回用要求;通过比较,超声波-活性炭联合法优于臭氧氧化法。     

石油工业含油废水处理进展

针对石油工业含油废水需达标外排或工业回用等需求,如何优选处理技术及促进相关技术方法的进步,叙述了石油工业含油废水处理技术,包括浮选与凝结技术、生物处理技术、膜分离技术、高级氧化工艺技术和组合工艺等的现状及研究进展。认为应深入研究含油废水的降解机理,并探寻适宜催化剂的反应机理;通过组合多种处理工艺或开发新工艺,克服单一处理工艺的局限性,如离心-电絮凝/光催化-活性炭吸附-膜分离的组合工艺;提高处理工艺的环保性。其中生物处理法、膜分离法、光催化降解法和超临界水氧化技术能避免二次污染,处理效果好,具有较为突出的发展潜力。     

压裂返排液高效回用处理技术研究与应用

系统分析了四川地区不同页岩气压裂返排液的水质情况,明确了返排液中超出回用水质标准的关键指标,通过室内实验系统研究不同工艺对压裂返排液的处理效果,提出了能适应不同水质返排液的回用处理技术,并在现场开展应用。研究结果表明,返排液经软化-混凝-絮凝-杀菌处理后出水达到回用水质标准,其最优条件为：升高pH至10,混凝剂投加量(Y₁)满足Y₁=0.46X₁+39(X₁为混凝前悬浮物浓度),絮凝剂投加量(Y₂)满足Y₂=0.004 1X₂-0.9(X₂为絮凝前悬浮物浓度),杀菌剂投加量、杀菌pH和时间分别为200 mg/L、6和30 min。根据最优条件制造了能自动加药的回用处理装置。应用结果表明,自动加药处理出水水质比手动加药的出水水质更优且能达到回用水质标准,其药剂费比手动加药低35%,自动加药处理出水配成的滑溜水性能优于原水及手动加药处理出水配成的滑溜水性能,且能达到滑溜水性能要求。