壓裂返排液處理工藝技術(shù)研究進(jìn)展

李炳毅，劉子凱

(濱州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603)

壓裂返排液處理工藝技術(shù)研究進(jìn)展

李炳毅，劉子凱

(濱州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，山東 濱州 256603)

隨著大量的工業(yè)廢水的出現(xiàn)，環(huán)境問題也成為了炙手可熱的話題。壓裂返排液的排放，對環(huán)境造成了極大的影響。化學(xué)的氧化破膠-絮凝-過濾的工藝，作為有效處理返排液的方法，以及各種新型處理的方案出現(xiàn)。同時與生物領(lǐng)域的降解方法聯(lián)手，將成為解決工業(yè)廢水的有效途徑。

壓裂返排液；氧化；絮凝；微電解；撬裝設(shè)備；生物菌

眾所周知，目前我國的大部分油氣田均屬低滲透油氣田，而壓裂返排液則作為油氣田壓裂作業(yè)過程中產(chǎn)生的主要廢棄物。其中含有胍膠、甲醛、石油類以及各種添加劑，使得返排液具有高黏度、高穩(wěn)定性、高COD值的特點(diǎn)，導(dǎo)致返排液對環(huán)境造成了極大的污染，若不及時處理，將會對我國壓裂技術(shù)造成極其大的損失。

位于陜蒙交界的大牛地氣田年壓裂液返排量30萬m3，反排率高達(dá)60%，其處理工藝直接排放到土壤中，對環(huán)境造成很嚴(yán)重的污染，并向周邊的環(huán)境保護(hù)施加巨大的壓力[1]，造成土壤鹽堿化，地表水系污染。除此之外，更有采用焚燒的方法對返排液進(jìn)行處理，焚燒后產(chǎn)生的氣體直接排放到大氣當(dāng)中，沖擊大氣層，對大氣造成嚴(yán)重危害。

1 處理工藝

1.1 氧化-絮凝-過濾技術(shù)

目前，國內(nèi)外經(jīng)常采取絮凝沉淀法、過濾法、電解法、生物酶等方法對返排液進(jìn)行處理。其化學(xué)方法主要是侯保才[2]提出的氧化-絮凝-電解-過濾等傳統(tǒng)化學(xué)工藝作為油田污水處理的常用工藝。氧化作為破膠的常用方法，其作用是降低廢液的粘度；俞音，蔣勇軍[3]提出采用微波催化氧化，可增加原本的氧化效率，并在氧化劑量≤0.5 g/L的條件下，COD去除率增高效果明顯，廢水COD去除率明顯提高,當(dāng)氧化劑量超過0.5 g/L時，COD去除率的增高效果不明顯，但是，當(dāng)微波催化時間達(dá)到6min時，效果不明顯。

1.2 電解法處理工藝

在降低COD值的工藝中，電解法也是有效的方法之一，安杰[4]曾提出的Fe/C微電解法，利用鐵素體和碳，在廢水中形成許多的微原電池，鐵作為陽極，碳作為陰極在廢水中形成電場反應(yīng)，破壞膠體穩(wěn)定性，使難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變成易降解物質(zhì)。陳暢[5]等曾采用Fe/C微電解技術(shù)進(jìn)行廢水的處理，取氧化后的清液，在溶液為pH值=2.5，F(xiàn)e/C=4∶1，反應(yīng)時間為120min時，實(shí)驗(yàn)達(dá)到了一定的效果，但是效果并不樂觀，COD去除率僅僅只有37.2%，經(jīng)過分析，很有可能是電極表面發(fā)生鈍化。

1.3 生物技術(shù)處理工藝

在化學(xué)及其他領(lǐng)域，羅平凱[6]等曾采用多級催化氧化系統(tǒng)，G-BAF反應(yīng)器及多級生化反應(yīng)，其COD去除率達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)要求。王婷婷[7]曾對比溫度，震蕩時間，接種量，菌種混合比例等對生物降解效率的影響，制定一套處理返排液的生物工程工藝，在25℃的條件下，振蕩48h，10%接種量EB1∶EB2為1∶1比例混合時，為較佳應(yīng)用條件，COD去除率達(dá)23%。

與化學(xué)法相比，生物法是利用微生物新陳代謝的能力將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無害物質(zhì)，其微生物來源廣，適應(yīng)能力強(qiáng)，相較于化學(xué)法，生物法的試驗(yàn)周期較長，切無法單獨(dú)使用，需與化學(xué)方法等聯(lián)合使用，但是化學(xué)法可能會造成二次污染產(chǎn)物，所以，生物和化學(xué)方法的聯(lián)合使用會達(dá)到廢水處理的良好效果。

2 新型技術(shù)處理工藝及設(shè)備

杜貴君[8]的絮凝-活性炭氈-微波強(qiáng)氧化-納濾/反滲透技術(shù)更加詳細(xì)的解釋了微波氧化技術(shù)原理，并且采用了先絮凝后氧化的方法，相比于傳統(tǒng)的過濾工藝，反滲透技術(shù)這種新型工藝處理后的廢水CODcr可以達(dá)到GB8978-1996《綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。絮凝不僅可以改變水中分散體系表面電性，破壞膠體的穩(wěn)定性，并且配合吸附還可以很好的分散廢水中不溶物，同時樊偉[9]提出pH對絮凝的效果有一定的影響，配置一定濃度的燒堿溶液，調(diào)節(jié)pH值，當(dāng)溶液處于弱堿的條件下，絮凝效果最佳。

王薇[10]針對壓裂返排液的回收利用研制了一套“預(yù)處理-氧化絮凝-快速沉降-膜過濾”移動式的撬裝設(shè)備。關(guān)于該設(shè)備的現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，其處理后的返排液達(dá)到了SY/T5329-2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》的要求，并且還可用于配制滑溜水和胍膠壓裂液。該設(shè)備不僅提高了返排液的處理效果，而且又縮減了處理的工藝流程，有效減小了返排液對環(huán)境的污染。其處理流程見圖1。

圖1 頁巖氣壓裂返排液回用處理工藝流程

3 返排液的回收再利用

未經(jīng)處理的返排液，由于放置時間過長，其廢液中的胍膠成分(高分子聚合物)，則導(dǎo)致腐蝕、堵塞注水管線切細(xì)菌滋生，由于細(xì)菌釋放的生物酶，使其黏度下降，導(dǎo)致配液水化。林飛[11]等通過反復(fù)試驗(yàn)，觀察溫度，pH值對返排液中細(xì)菌的繁殖速度，和酶的活性，黏度下降幅度制定出一套方案，即在35℃，溶液呈微酸-中性的條件下，復(fù)配醛類、季銨鹽、優(yōu)氯凈比例為3∶1∶2時，對FEB(能將二價鐵氧化為三價鐵的細(xì)菌)、TGB(異養(yǎng)型細(xì)菌總和)、SRB(厭氧微生物)的殺菌率高達(dá)99.85%。通過減少細(xì)菌滋生，過濾返排液中的泥屑、支撐劑等，有效利用返排液中可用成分，在工業(yè)上可減少配水和化學(xué)劑的用量，盡量實(shí)現(xiàn)廢水不外放，實(shí)現(xiàn)返排液的重復(fù)利用。

4 總結(jié)

綜上所述，通過化學(xué)工藝及生物酶衍生滅菌技術(shù)，可有效處理返排液造成的環(huán)境污染這一難題。隨著工業(yè)的發(fā)展，返排液的大量生產(chǎn)，我們應(yīng)加深對返排液的研究，開發(fā)更高效、節(jié)

能、環(huán)保的工業(yè)廢水處理工藝，實(shí)現(xiàn)化學(xué)發(fā)展的多樣性，有效性，達(dá)到真正意義上的零污染。我們更應(yīng)該從重復(fù)利用有效資源的角度考慮，對廢水中的可利用成分進(jìn)行回收再處理，使得廢物利用在工業(yè)廢水處理上得以體現(xiàn)。

[1] 侯普艷.胍膠壓裂返排液再利用技術(shù)研究與應(yīng)用[J].科技展望,2015(19):126-128.

[2] 侯保才.壓裂返排液處理技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2015, 25(1):41-43.

[3] 俞 音,蔣勇軍.油氣田壓裂返排液復(fù)合法處理實(shí)驗(yàn)研究[J].科技風(fēng),2015(12):10-13.

[4] 安 杰,劉宇程,陳明燕.壓裂廢液處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2009, 19(2):48-50.

[5] 陳 暢,舒雪琴,胡澤文.一種基于聯(lián)合工藝的新型壓裂返排液處理方法研究[J]. 當(dāng)代化工,2016,45(10):2303-2305.

[6] 羅平凱,張?zhí)?喻 璐,等.催化氧化復(fù)合技術(shù)處理油氣田壓裂返排液[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2017,27(1):28-31.

[7] 王婷婷.壓裂返排液生物處理實(shí)驗(yàn)研究[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2012,22(4):41-44.

[8] 杜貴君.油田壓裂返排液處理技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2012,22(4):55-57.

[9] 樊 偉. 壓裂返排液處理技術(shù)研究[J].化工技術(shù)與開發(fā),2016,45(3):26-27.

[10] 王 薇,張淑俠,呂 雷,等.頁巖氣壓裂返排液回用處理裝置應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護(hù),2017,27(1):14-17.

[11] 林 飛,歐陽傳湘,李春穎,等.壓裂返排液重復(fù)利用新型殺菌研制[J].天然氣與石油,2016,34(2):64-67.

(本文文獻(xiàn)格式：李炳毅，劉子凱.壓裂返排液處理工藝技術(shù)研究進(jìn)展[J].山東化工,2017,46(15):64-65.)

Research of Fracturing Flowback Fluid Treatment

LiBingyi,LiuZikai

(Binzhou University,Binzhou 256603,China)

With the emergence of a large number of industrial wastewater,environmental issues have also become a hot topic. Treatment of fracturing flowback fluid,has become a hot topic of concern.Chemical oxidation and flocculation-flocculation-filtration process,As an effective treatment of flowback fluid, and a variety of new solutions appear.At the same time, with the field of biological degradation methods together,will be an effective way to solve industrial wastewater.

fracturing flowback fluid;oxidation;flocculation;micro electrolysis;skid mounted equipment;biological bacteria

2017-05-18

李炳毅(1995—)，男，黑龍江人，研究方向：廢水處理。

X703.1

A

1008-021X(2017)15-0064-02