页岩气开采中压裂废液处理技术的发展及应用

作为新型的天然气资源,近年来页岩气的开采力度不断增加。文章广泛调研页岩气开采过程中的场地修复、压裂废液处理等方面的环境污染风险,国内外现行压裂废液的处理工艺,系统分析了中和法、絮凝法和氧化法等处理工艺,并结合实际应用效果和企业需求对技术发展方向进行了预测,可为非常规油气资源开发领域提供理论参考。     

气田采出水回注环境风险控制措施探讨

气田采出水的水量小、含盐量高,回注通常是更适合的环境处置方案。回注的主要环境风险是井 筒内腐蚀造成泄漏后的土壤、地下水污染。文章在分析气田采出水水量、水质和污染特征的基础上,综述了回注处置井的目标构造选择方法,提出地下水污染最关键控制参数是注水静水压力低于“可利用地下水”的低水 位（高度）以保证下方注入水不会上侵,回注处置目的层必须位于可能的饮用水源之下并有可靠的隔离层;提出井筒必须具有连续完整性,以保持注水构造与可能饮用水源的隔离;同时提出相应的检测/运行管理需求和控制措施,即可采用模型预测、检测、试验等方法分析采出水的腐蚀、结垢特性,通过投加适当的缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等措施控制井筒腐蚀/结垢,为气田采出水回注环境风险控制提供参考。     

高含盐废水生物处理技术研究进展与展望

煤化工、油气田和石化行业均会产生大量高含盐废水。文章介绍了高含盐废水的生物法深度处 理工艺及方法,包括曝气生物滤池（BAF）、序批式活性污泥法（SBR）、生物接触氧化（BCO）、膜生物反应器（MBR）、流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧膜生物反应器（AnMBR）、厌氧好氧工艺（An/O）及其变型工艺 等,阐述了驯化后的嗜盐菌和耐盐菌的使用效果,并对高含盐废水生物处理研究的前景进行展望,提出：微生物 处理高含盐废水具有成本低、几乎无二次污染的优点,能实现高含盐废水有机物组分的有效降解,提高“近零排 放”产品盐纯度,但还需在耐盐、嗜盐微生物的筛选和挖掘方面进行技术攻关,这将是生物法处理高含盐废水的 重要研究方向。     

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。     

页岩气采出水处理及回用现状分析

介绍了页岩气采出水的产排特征,国内页岩气采出水的处理及回用现状,并总结出3项采出水处理技术,即：回注、简单处理后回用及处理至SY/T 6596—2004《气田水回注方法》达标,进行回注,以采出水复配压裂液为主要污水。这3种处理方式可以处理页岩气采出水,为污水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》做技术储备,并降低采出水对土壤、地表水等可能造成的环境污染风险。     

利用炼化RO浓水再生阳离子树脂研究

对几种树脂的吸附容量开展进水浓度梯度实验,考察常见干扰因子对树脂吸附的影响情况,并使用现场水样考察了实际情况下的树脂可重复利用性,筛选出适用于本实验的树脂。使用NaCl对饱和树脂进行再生,寻找浓度和用量对树脂再生效果的影响。最终,使用炼化反渗透（RO）浓水对饱和树脂进行再生,分析得出可以使用炼化RO浓水再生树脂的结论。     

厌氧氨氧化生物滤池活性恢复试验研究

以生物滤池为反应器,以ＮＨ４＋-Ｎ、ＮＯ２－ Ｎ 的浓度变化为指标,对厌氧氨氧化菌种的活性恢复进行试验。结果表明：厌氧氨氧化菌种的活性恢复具有一定的稳定适应期,本试验条件下适应期为１４ｄ,２４ｄ即可完成活性恢复,ＮＨ４＋-Ｎ、ＮＯ２－-Ｎ 去除量比值为（１∶１．２７）～（１∶１．３２）,接近厌氧氨氧化过程１∶１．３１的理论值。     

不同因素对胍胶压裂破胶液性能及稳定性的影响

考察了不同因素对胍胶压裂破胶液性能及稳定性的影响。实验表明：破胶剂投加量为0.02%(质量分数),破胶时间为60 min,破胶液黏度低于1.5 mPa·s。破胶液黏度和Zeta电位随黏土稳定剂、杀菌剂浓度增加而增大，表面张力随破乳剂和助排剂浓度增大而下降；黏土颗粒对破胶液具有一定的絮凝作用，降低了破胶液的稳定性；油含量<50 mg/L有利于絮体的分散，增加了破胶液的稳定性，而油含量>100 mg/L增加了絮体的碰撞概率，降低了破胶液的稳定性；破胶路径是过硫酸铵分解产生强氧化性硫酸根自由基，首先破坏体系内部的交联点，继而氧化胍胶苯环与糖苷键，产生大量含不饱和键的小分子有机物，最终实现破胶。     

页岩气压裂返排液真空多效膜蒸馏脱盐处理与现场试验

开展了使用真空多效膜蒸馏处理页岩气压裂返排液的现场试验研究，考察了处理前后原水、浓缩液、淡水产水的TDS、COD、氯化物等11项指标的变化情况及进水含盐量变化对膜蒸馏处理的影响，运行过程中对装置进行30 d的热端及冷端压力监测。结果表明，膜蒸馏具有较好的离子及有机物截留效果，运行较为稳定，随着试验进程推进，膜与物料接触侧发生结垢现象，由于其耐酸碱的特性，经过化学清洗，热端及冷端压力差得以有效恢复。优化运行参数，收水率最高达87.8%,浓缩液最高含盐量可达到29%。装置处理后的淡水水质较好，出水COD、氯化物浓度分别为5、102 mg/L,满足外排标准中对应指标的要求。     

膜蒸馏技术在炼化污水处理中的应用

介绍膜蒸馏的技术原理、膜组件类型、常见的直接接触式膜蒸馏（ＤＣＭＤ）、气隙式膜蒸馏（ＡＧＭＤ）、气扫式膜蒸馏（ＳＧＭＤ）、真空膜蒸馏（ＶＭＤ）、渗透膜蒸馏（ＯＭＤ）以及新型的多效膜蒸馏（ＭＥＭＤ）、气提升式减压膜蒸馏（ＡＬＶＭＤ）、鼓气减压膜蒸馏（ＡＶＭＤ）、膜蒸馏反应器（ＭＤＢＲ）、液隙式膜蒸馏（ＬＧＭＤ）等多种膜蒸馏技术在炼化污水处理中的研究进展。结合炼化企业污水水质以及针对石油石化行业污水所开展的模拟实验研究，进一步探索炼化企业与膜蒸馏技术结合的发展方向。