美国页岩气返排废水处理技术探讨及启示

介绍了美国页岩气返排废水处置方式,如深井回注、部分处理后内部回用、处理达标后外排;总结了其先进的返排废水处理新技术,包括臭氧催化氧化、超声波-臭氧氧化-电絮凝-反渗透、机械蒸汽再压缩、步进沉淀、移动电凝、生物降解-离子交换、纳米滤膜、智能海绵、热蒸馏-磁过滤等技术,为实现我国页岩气开发跨越式发展提供了技术支撑。结合我国实际情况及示范工程的现场经验,提出了环境监测及处理与开发同步实施、首选在井场内重复利用页岩气废水、自主研发多种处理方法并行的组合工艺、三级处理无法回用的废水后外排、回用已处理的其他途径废水等建议,以期使我国在大力开发页岩气的同时,可保护生态环境及降低处理成本。     

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。     

页岩气废水处理技术研究进展

页岩气作为经济价值巨大、资源前景广阔的替代性能源,在近20年来发展迅速,其生产过程中产生页岩气废水的处理受到了广泛关注。页岩气废水水质复杂,通常具有高浓度总溶解固体和有机化合物复杂且含量高的特点,尤其是高浓度总溶解固体对处理技术提出了挑战。在介绍页岩气废水水质特点和处理方式的基础上,本文对近年来出现的页岩气废水处理技术进行总结,包括预处理技术、有机物处理技术和脱盐技术;指出页岩气废水处理的关键在于脱盐,重点论述了热技术和膜技术在页岩气废水脱盐方面的应用,展望了膜技术潜在的利用价值;提出了页岩气废水处理的技术组合。研究特征有机污染物的降解、驯化耐盐菌或接种嗜盐菌、降低热技术的成本、增强膜的抗污染性、开发强化的膜技术,是页岩气废水处理的研究方向。     

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。     

难生物降解有机废水处理技术现状与发展

工业有机废水都含有毒性和稳定性强的污染物，对于这样的废水难以用常规的物理、化学及生物方法处理。对目前国内外难生物降解有机废水的主要处理技术进行了综述，包括生物处理、化学处理和物理处理及各种联合处理工艺，阐述了各种方法或工艺的优缺点及它们的研究现状及进展。得出了单一工艺对难生物降解有机物废水的处理都存在一定的局限性的结论，指出了新的联合工艺的开发与应用将成为难降解有机废水处理发展的方向。     

页岩气开采中的环境问题及对策

由于页岩气资源是一种清洁能源,所以很快成为国内外发展中的一个研究热点话题。根据近几年对页岩气的开发和试用,造成了页岩气开采过程中区域生态环境的问题日益增多的现象,直接影响了当地的水、土壤和生态地质环境等资源发展。就现阶段而言,我国正处于开发页岩气的试用阶段,在开发页岩气中还出现了不完善的法规标准体系、缺乏强有力的监管机制、没有制定明确的环境准入制度等一系列问题。本文主要针对开发页岩气给当地生态环境带来风险进行探究分析,找出开采过程中的解决措施,最终实现页岩气的绿色可持续性发展。     

对苯二甲酸废水的处理技术

对苯二甲酸是常见的、对生物具有一定毒害性的有机污染物。本文综述了对苯二甲酸的生物降解性、抑制生物降解的因素、处理对策二甲酸废水的物化和生物技术，介绍处理对苯二甲酸废水的技术进展。     

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。     

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。     

好氧颗粒污泥技术处理石化废水的研究进展

石化废水组分复杂、可生化性差、毒性强、危害大,是典型的难生物降解有机工业废水.传统生物工艺由于石化废水中油类、高盐、高COD对微生物的活性抑制作用,很难实现对该废水的高效处理以及达标排放.针对石化废水处理技术的难点,评述了石化废水常规生物处理方法存在的弊端;详述了好氧颗粒污泥(AGS)技术的特点、系统启动期污泥颗粒化的策略,以及该工艺在石化废水处理中发挥的作用和技术优化手段;进一步阐述了好氧颗粒污泥对石化废水中特征污染物的去除效能,并解析了好氧颗粒污泥中的功能微生物群落结构特点.旨在为石化废水的高效处理以及难降解有机污染物的削减提供理论基础和技术参考.     

邻苯二甲酸酯在水环境中的分布及去除技术研究进展

邻苯二甲酸酯(PAEs)是我国地表水和污水处理厂中高频检出的一类微量难降解有机污染物,在水环境中的浓度一般是μg/L级别,但对人体具有内分泌干扰毒性和生殖毒性,是关系到二级生化出水深度处理和再生水安全利用的重要污染物.文中系统综述了PAEs的理化性质、环境风险和在水环境中的分布特征,总结了国内外污水处理厂中PAEs的处...     

难降解有机废水处理技术研究进展

随着化学工业及其相关产业的高速发展,难生物降解的有机污染物工业废水种类和数量日益增多,对生态环境和人类健康的危害也日益严峻,尤其是化工、医药、农药、造纸和冶金等行业。由于经济和技术方面的原因,采用传统的废水处理技术如物理法、化学法和生化法已不能满足越来越高的环保要求,探索高效、经济的方法处理高毒性和难生化降解有机废水已成为化学界和环保领域重要的研究课题。阐述各种方法和工艺的优缺点及其研究现状,并在加强单一技术研发的基础上,提出多种处理技术耦合新工艺,如光-Fenton氧化相结合处理工艺、厌氧与好氧相结合处理工艺和化学与生化处理组合处理工艺,既克服了传统处理有机废水工艺的缺点,同时具有较好的处理效果,为今后高浓度有机废水处理指明研究方向,对高浓度有机废水的工业处理具有重要意义。     

头孢类制药废水中有机污染物的去除特性

为全面研究头孢类制药废水处理过程中有机污染物的去除特性,分析了废水中常规污染物（COD、TOC、氨氮、总氮、总磷）和残留抗生素的去除效率,并采用液液萃取/气相色谱-质谱联用（GC-MS）的方法对有机物进行定性分析。研究结果表明,废水中残留的头孢唑林去除率为99.1%,而COD、TOC、氨氮、总氮和总磷的去除率为50.0%~97.4%,出水均满足《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB 21904—2008）直接排放要求。GC-MS定性分析得到52种有机污染物,其中酸酯类、胺类、杂环类物质较多,三氯甲烷、苯酚属于水中优先控制污染物;三乙胺、四氢呋喃、N,N-二甲基三甲基乙酰胺、丁酸、2-巯基咪唑、2-巯基-5-甲基-1,3,4-噻二唑等属于头孢类抗生素生产过程中的原料和中间体。以上物质均具有潜在的环境毒性,需要针对这些物质优化处理工艺,并关注其残留浓度和迁移转化过程。     

Optimal reuse of flowback wastewater in hydraulic fracturing including seasonal and environmental constraints

This article presents a mathematical programing formulation for the optimal management of flowback water in shale gas wells. The formulation accounts for the time‐based generation of the flowback water, the options for treatment, storage, reuse, and disposal. The economic and environmental objectives are considered. The economic objective function is aimed at determining the minimum cost for the fresh water, treatment, storage, disposals, and transportation. The environmental objectives account for the fresh water usage and wastewater discharge. To carry out the water integration, a reuse network including treatment is proposed. Additionally, the model considers seasonal fluctuations in the fresh water availability. A given scheduling for the completion phases of the wells is required to implement the methodology. Finally, an example problem is presented to show the applicability of the proposed methodology. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 62: 1634–1645, 2016     

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。     

水环境中药物类PPCPs的赋存及处理技术进展

药品和个人护理品(PPCPs)类新兴污染物在水环境中被广泛检测出,因其生物累积性和潜在的生态危害性,近年来受到高度关注。文中总结了水环境中PPCPs的赋存状况,解析了水环境中PPCPs的来源和迁移、转化路径,发现传统污水处理厂尚不能彻底、有效地去除PPCPs,污水厂的尾水排放是水环境中PPCPs的重要来源。同时,比较了污水厂常规处理和三级处理工艺对PPCPs的去除效果,指出污水处理厂基于宏量常规污染物和微量新兴污染物的同步去除技术或复合去除技术是削减水环境新兴污染物浓度的核心途径,开发能够经济、高效地去除各类PPCPs的深度处理技术仍然十分必要。     

Efficient elimination of environmental pollutants through sorption-reduction and photocatalytic degradation using nanomaterials

With the rapid development of industrial, large amounts of different inorganic and organic pollutants are released into the natural environments. The efficient elimination of environmental pollutants, i.e., photocatalytic degradation of persistent organic pollutants into nontoxic organic/inorganic chemicals, in-situ solidification or sorption-reduction of heavy metal ions, is crucial to protect the environment. Nanomaterials with large surface area, active sites and abundant functional groups could form strong surface complexes with different kinds of pollutants and thereby could efficiently eliminate the pollutants from the aqueous solutions. In this review, we mainly focused on the recent works about the synthesis of nanomaterials and their applications in the efficient elimination of different organic and inorganic pollutants from wastewater and discussed the interaction mechanism from batch experimental results, the advanced spectroscopy techniques and theoretical calculations. The adsorption and the photocatalytic reduction of organic pollutants and the sorption/reduction of heavy metal ions are generally considered as the main methods to decrease the concentration of pollutants in the natural environment. This review highlights a new way for the real applications of novel nanomaterials in environmental pollution management, especially for the undergraduate students to understand the recent works in the elimination of different kinds of inorganic and organic chemicals in the natural environmental pollution management.     

二氧化钛基光催化材料的制备与应用

光催化降解环境污染物具有反应条件温和、无毒无害、不产生二次污染和处理费用低廉等优点,能降解绝大多数有毒有害化学物质,是很有前途的环保方法。讨论了TiO2的主要制备方法,介绍了改进TiO2光催化活性的一些方法,对近年来二氧化钛基光催化材料在有机工业污水处理及无机废水净化方面的应用进行了评述,对该材料的发展趋势进行了展望。