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。     

海上压裂返排液处理设备小型化试制

为解决海上平台面积限制、逐渐推广成熟的海上大规模压裂产生的大量返排液处理需求、海域排放标准严格等问题,对现有的压裂返排液处理工艺进行优化,高效缩短了处理工序并试制了适合海上平台摆放的小型化压裂返排液处理设备。现场试验结果表明：整套设备占地面积100 m²,最大设备重量9.53 t,满足海上平台吊装能力。经过预处理、电絮凝、一级裂解、二级裂解、多介质过滤、超滤和RO膜过滤后,COD值由6 109 mg/L降到112 mg/L,满足海上生产水COD≤300 mg/L的排量标准。同时各设备具备独立的加药系统、电机系统,电磁流量计,取样口等,能根据返排的压裂液的COD值、处理平台面积进行组合使用。为后续海上大规模压裂提供技术保障。     

废水提标深度处理方法对比研究

针对废水提标后要求排水COD小于50 mg/L的国家标准,采用了絮凝、吸附、Fenton氧化、电絮凝以及电化学氧化等方法对COD含量在80¹00 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm100 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm²,电极间距5 mm,电解15 min时,电化学氧化法可使COD降到48.84 mg/L,与电絮凝和Fenton氧化相比,是一种高效实用的废水提标处理方法。     

微波场中压裂返排液絮凝沉降实验研究

应用微波技术对油气田压裂返排液进行了絮凝沉降实验,考察了絮凝剂用量、微波处理时间和功率对返排液废水COD和含油量的去除效果。微波絮凝处理后,压裂返排液的COD去除率可达80%以上,油质量浓度降低到8 mg/L以下,脱色效果良好,除浊率可达99%以上,固体悬浮物去除率达95%左右,其平均粒度由处理前的98.97μm降低到6.12μm,且返排液的黏度降至1.25 mPa·s,微波絮凝工艺对油气田压裂液废水具有很好的处理效果。     

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。     

油田非常规压裂返排液处理室内试验研究

针对压裂返排液中化学药剂成分较多,具有高黏度、高稳定性等特点,采用预处理、陶瓷膜过滤、电渗析脱盐的工艺开展了压裂返排液处理的室内试验。结果表明:在最优的操作条件下处理后的返排液,COD含量为3078 mg/L,石油类4.3 mg/L,浊度1.73 NTU,色度16倍,电导率降至1.0 mS/cm时Ca2+,Mg2+,Cl-的含量分别为2.635 mg/L,1.09 mg/L,219.04 mg/L。     

页岩气压裂返排液电絮凝处理技术研究

采用电絮凝技术对页岩气压裂返排液进行处理,考察了各操作条件对页岩气压裂返排液处理效果的影响,确定了电絮凝处理的最佳实验条件:阴阳极材料均为铝板,电流密度10.0 m A/cm2,极板间距3 cm,反应时间60 min,p H=7。电絮凝工艺对低浓度页岩气压裂返排液具有较良好的处理效果,可望成为页岩气压裂返排液达标排放组合工艺的重要单元。     

压裂返排液快速高效处理方法研究

针对目前压裂返排液处理技术步骤繁琐、处理周期长、设备占地大、无法即返排即处理等问题,基于对压裂返排液水质及主要组分的分析结果,确定以去除有机物(COD)为首要目标,建立了絮凝预处理+电化学/高级氧化/超声耦合高效处理的两步处理方法。通过实验优化出最佳操作条件,使返排液经处理后水质澄清透明,COD、固体悬浮物及含油量均达到规定要求。在此基础上初步设计了处理工艺流程及撬装设备,可实现压裂返排液的边返排边连续在线处理,具有工业化应用前景。     

化学絮凝破胶-电化学耦合处理压裂返排液

针对新疆油田压裂返排液高CODCr情况,构建一种絮凝预处理-化学氧化-电化学耦合技术,采用非消耗电极与化学法协同处理压裂返排液,提升CODCr去除效率,同时降低了处理过程中化学药剂和消耗电极带来的二次污染.通过对压裂返排液电解、 化学处理工艺的研究,形成最优处理工艺:先加入300 mg/L聚合氯化铝(PAC﹚进行预处理...     

压裂返排液回注处理及可行性评价

为了充分利用水资源,压裂返排液多在处理后回注。为了确保回注效果,需要进行处理后压裂返排液的回注可行性评价。采用化学氧化与絮凝处理方式对压裂返排液进行了处理,通过对水质离子含量、混合水结垢量及配伍性、黏土膨胀率、储层伤害率的分析研究,对其回注可行性进行了评价。结果表明:压裂返排液经过"氧化-絮凝"处理后,压裂返排液的悬浮物质量浓度为1.6 mg/L、含油量低于1.0 mg/L,黏土在处理后压裂返排液中的防膨率为92.68%;处理后压裂返排液与储层产出水混合体积比为3∶7时,结垢量低于72 mg/L;当处理后水含油量、悬浮物质量浓度低于6.00 mg/L时,对储层渗透率的伤害率低于20%。     

压裂返排液环保处理技术研究

针对某油田现场压裂返排液经过氧化破胶处理后仍含有较多有机污染物、悬浮物和油类物质的问题,提出了电解催化氧化-混凝沉降的联合处理技术,并优化了相关的工艺参数。电解催化氧化处理的最优工艺参数为氧化电压12 V,反应时间50 min,溶液pH=10,搅拌速率500 r/min。混凝沉降处理的最优工艺参数为选择复合混凝剂FHN-1,加量(ρ)优选3 000 mg/L。现场压裂返排液经过电解催化氧化-混凝沉降联合处理后,其COD值可以降至35.6 mg/L,悬浮物含量(ρ)降至3.4 mg/L,含油量(ρ)降至1.5 mg/L,达到了一级排放标准的要求。     

废水提标深度处理方法对比研究

针对废水提标后要求排水COD小于50 mg/L的国家标准,采用了絮凝、吸附、Fenton氧化、电絮凝以及电化学氧化等方法对COD含量在80~100 mg/L的废水进行了深度处理。结果表明,5种方法处理后的废水都能满足提标排放要求,絮凝和吸附法的加药量较大,存在污泥量增加和吸附剂再生问题。在电流密度5 mA/cm~2,电极间距5 mm,电解15 min时,电化学氧化法可使COD降到48.84 mg/L,与电絮凝和Fenton氧化相比,是一种高效实用的废水提标处理方法。     

混凝—磁分离—电化学技术处理压裂返排液研究

对页岩气开采中压裂返排液的组成、特性及处理现状进行分析,提出采用破胶混凝—磁分离—电化学催化氧化技术处理压裂返排液。研究得到各处理单元优化工艺,其中破胶混凝工艺采用高铁酸钾破胶剂、投加量2 500 mg/L,混凝剂聚合氯化铝铁投加量为2 000 mg/L,反应p H为11.0,反应时间40 min;磁分离工艺采用纳米磁铁粉,投加量4 000 mg/L,高分子絮凝剂阴离子聚丙烯酰胺投加量为20 mg/L;电化学催化氧化工艺采用Ti/Ti O_2作阳极,不锈钢作阴极,氧化电压10.0 V,电流密度1.6×10-2 A/cm2,体系p H为11.0,反应时间30 min。研究结果表明,采用上述技术及优化工艺处理压裂返排液,处理后COD、SS、油、色度、p H等主要指标均达到GB 8978—2002的一级排放标准要求。     

过氧絮凝预处理高浓有机废水研究

以Fe作为阳极,改性碳毡作为阴极,利用折流式反应器对不同类型高浓有机废水进行预处理研究。对电流密度、初始pH、电解质浓度、反应时间等工艺参数进行考察。过氧絮凝预处理的最佳工艺条件:初始pH为7.2,电解质浓度为0.05 mol/L,电流密度为8 mA/cm²,反应时间为90 min,对应的COD去除率为55%。在此条件下进行了264 h的长周期测试以考察反应器和电极的稳定性,结果表明长周期处理过程中COD去除率为(50±5)%。与常规电絮凝和聚合硫酸铁絮凝预处理相比,相同条件下过氧絮凝对高浓有机污水的处理效果最佳,综合处理成本最低。采用过氧絮凝法分别对煤气化废水、垃圾渗沥液反渗透浓水、精细化工废水、高温焦化废水进行预处理,过氧絮凝对不同种类的废水表现出不同的降解效果和能耗水平,COD去除率为23%~55%,每处理1 kg COD的能耗成本为2.2~9.4元。     

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。     

页岩气压裂返排废水的混凝处理效能研究

对页岩气压裂返排废水进行了混凝处理,研究了聚合氯化铝、硫酸亚铁等不同混凝剂对压裂返排废水COD的去除效果,考察了p H、混凝剂投加量和助凝剂投加量对COD去除率的影响。结果表明:在复配混凝剂为硫酸亚铁和聚合氯化铝(质量比为1∶1),混凝剂投加量为12 000 mg/L,p H为8.5,助凝剂投加量为10 mg/L的最佳混凝处理条件下,压裂返排废水的COD去除率为62.49%,出水COD由1 984.32 mg/L降至744.32 mg/L。     

电絮凝处理模拟铬黑T染料废水

电絮凝(EC)具有成本低、操作简单、无需添加药剂、污泥少以及无二次污染等优点。采用电絮凝技术处理模拟铬黑T(EBT)染料废水，研究了不同电解质及其浓度、电流密度、初始pH以及溶液初始浓度对染料废水的脱色率和化学需氧量(COD)去除率的影响。结果表明，该技术对染料废水的色度和COD的去除均有良好的去除效果，在纯Al板为电极，染料废水浓度为100 mg/L，极板间距为15 mm,NaCl浓度为0.75 g/L，电流密度为10 mA/cm²，溶液初始pH为6的实验条件下，电解20 min，脱色率可达97.5%,COD去除率为61.3%。电絮凝过程中不仅可以产生有较强吸附作用的絮体，还可以产生能够破坏染料分子中发色基团的强氧化性物质，从而降低废水的色度和COD含量。因此，电絮凝技术在染料废水的处理方面有一定的应用前景。     

电絮凝法去除油田回注水中油含量的研究

采用电絮凝法处理油井注水,实验表明,电絮凝法对去除油田注水中油含量有良好的效果。考察了电极材料、电解时间、电流密度、pH、电极板间距等因素对油井注水处理效果的影响。实验表明,在使用铝电极板,电解时间为8 min,电极板间距为20 mm,电流密度为5 mA/cm²时,处理油田注水时可达到企业油田注水的标准。同时,电絮凝技术在处理油田注水处理效率高,且使用的铝电极板成本较低,在油井注水处理中有较好的应用前景。     

压裂返排液回用影响因素研究

返排液处理后直接用作配液用水成为返排液处理工艺主要研究方向。压裂返排液必须经过特殊处理才能进行二次利用。研究在返排液中含量较高的总铁、Ca²⁺、Mg²⁺、硼酸根离子对返排液回用的影响。结果表明,Ca²⁺、Mg²⁺、总铁单独存在变化时,会对压裂返排液回用效果产生一定的影响。在实际应用过程中,返排液中各因素共同作用,影响因素硼酸根>总硬度>总铁,优化后的水质指标确定为硬度<400 mg/L,总铁<10 mg/L,硼酸根含量<3 mg/L。     

页岩压裂返排液的预处理及絮凝剂的溶液结构

页岩压裂返排液因含有多种有机添加剂,其化学需氧量较高。本文研究了新型无机复合混凝剂聚硅酸铝铁（PCM）对废水的混凝效果及与其复配使用的梳型絮凝剂（4-乙烯苄基辛基酚聚氧乙烯醚）-丙烯酰胺-（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠）共聚物（PAVA）的絮凝能力,以提高页岩压裂返排液的预处理效率。结果显示,PCM在其加量0.3g/L时的浊度和COD去除率分别为96.1%和71.4%,明显高于常用的聚合氯化铝PAC的水处理性能值;PCM与5mg/L PAVA复配使用后,其用量明显降低,但处理效果更好,加量为0.2g/L时的浊度和COD去除率分别为90.0%和86.1%;PAVA的架桥絮凝能力强于常用的阴离子、阳离子高分子絮凝剂;返排液中ξ电位的绝对值越高,混凝剂的混凝效果越好。