页岩气压裂返排液处理技术

本文主要概述了页岩气压裂返排液的水质特点以及国内外最新的页岩气压裂返排液处理技术进展。针对处理后的压裂返排液的不同去向,介绍了几种循环回用或达标外排的页岩气压裂返排液的处理工艺,并阐述了博天环境创新的页岩气压裂返排液无害化处理技术。指出"强化混凝+高级氧化+生物氧化+消毒"组合工艺将成为页岩气压裂返排液处理技术的发展方向。     

页岩气压裂返排液的组成及处理技术

压裂液和地层组成共同影响着页岩气压裂返排液的污染组成,导致返排液成分复杂,处理难度大。为了能选择合理的水处理方法,对国内、外返排液的主要参数进行了对比,对国外返排液中的金属元素和有机污染物组成等进行了分析,发现国内对金属元素和有机污染物组成可供参考的资料很缺乏。目前国外对于压裂返排液主要有2种资源化处理方法:循环利用和处理再利用。金属离子、盐份、细菌和有机物是返排液处理的重难点。针对不同的处理方法和不同的特征污染物,对现行的处理技术进行了分析。指出现行的主要处理工艺虽能使水质达到相关标准,但存在结垢、膜污染、成本高等问题。提出要从源头优化压裂技术,在末端加强水处理工艺,最大程度地实现压裂返排液的资源化。     

页岩气开发废水污染控制技术与环境监管研究

水力压裂是页岩气开采的核心技术,但在开发过程中会产生大量的废水,其废水复杂,处理难度高、环境危害大。为此,利用重庆涪陵页岩区块的返排水调研结果,并借鉴美国页岩气开发废水的成功管理经验,分析整理了压裂返排液的水质特点、处理方式及技术,对回用技术、外排技术选择进行了推荐。结合中国现有环境监管体系,对页岩气返排废水的处置方法提出了监管对策,为中国页岩气大规模开发产生的返排废水管理提供参考。     

页岩气开发压裂返排液环境监管及对策建议

水力压裂技术是目前页岩气开发广泛采用的储层改造技术,但该技术的应用产生大量的返排液,返排液如何处置和监管引起了人们的广泛关注。本文收集了国内外压裂液的成分、返排液的水量和水质等资料,从深井灌注、市政污水处理厂处理后外排、现场处理后回用、现场处理后外排四种处理方式上,分析我国返排液环境监管存在的问题,针对实际问题提出对策建议,包括对化学品进行申报登记、制订污水排放的行业标准、对页岩气开发项目进行分段验收、鼓励研发污水处理新技术等。     

页岩气压裂返排废水处理方法探讨

页岩气作为重要的非常规天然气资源,已成为全球油气资源勘探与开发的新亮点,但其特殊的钻采开发技术可能带来新的环境污染问题,尤其是在页岩气压裂作业过程中将产生大量压裂返排废水,这类废水中含有随着返排废水带出的地层地下水、废压裂液和钻屑等,具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点。为此,在查阅相关文献的基础上,对页岩气开发现状、页岩气压裂液体系、页岩气压裂返排废水处理现状以及高盐度难降解有机废水处理现状进行了总结和分析,并结合西南地区页岩气压裂返排废水的水质污染特征,提出了组合工艺是处理页岩气压裂返排废水的有效方法,同时应加强对页岩气压裂返排废水中有机污染物的降解历程、机理和反应动力学规律的研究。     

页岩气开发地下水污染风险评价指标体系构建

为分析页岩气开发对地下水环境风险的影响,采用文献计量学和频数统计法,进行页岩气开发地下水污染风险共性指标筛选,并通过分析页岩气开采环境的特征,进行页岩气开发地下水污染风险个性指标识别,构建了页岩气开发地下水污染风险评价指标体系.结果表明,页岩气开发的钻井、水力压裂和压裂返排以及返排后处理等阶段为发生污染地下水风险的主要环节,其中钻井阶段钻井液、水力压裂阶段压裂液、压裂返排阶段返排液和甲烷气体的泄漏是影响地下水环境的重要污染源;筛选出页岩气开发地下水污染风险共性指标14个,其中地下水埋深、含水层岩性、溶解性总固体和氨氮涉及行业项目多且频数占比较高,为核心评价指标;识别出页岩气开发地下水污染风险个性指标12个,分别为地质状况指标（断裂性质、褶皱发育状况）、开采过程污染物指标（返排液返排率、返排液回用率、钻井废水产生量、压裂废水产生量、钻井泥浆循环率、设备泄漏概率和废弃井分布）,以及地下水特征污染物（苯系物、放射性物质和甲烷含量及其碳同位素形态等）.研究显示,通过频数统计和理论分析识别页岩气开发地下水污染源,可以快速有效地确定页岩气开发对地下水环境影响因素,并构建地下水污染风险评价指标体系,对页岩气开发地下水环境管理具有重要参考价值.      

油气田压裂返排液处理技术探讨

水力压裂是中低渗油田、非常规页岩气田增产开采的重要措施,开采会产生大量的压裂返排液,处理难度大,可能导致比较严重的水污染问题.首先基于国内外油气田压裂返排液的典型水质指标,分析了油气田压裂返排液的水质特点,包括组成复杂、多数水质指标超过国内污水回用标准、油气田压裂返排液组成差异大且处理难点不同;从处理原理、优缺点、油气田应用条件及效果出发,探讨了可用于油气田压裂返排液处理的相关技术,并提出了中国油气田压裂返排液处理存在的问题与相应的建议.     

油气田压裂返排液治理技术研究现状

概述了压裂的目的、压裂液以及压裂返排液的来源和和水质特征。综述了近十年来絮凝沉降法、生物及生化法、高级氧化技术和Fe/C微电解组合工艺的水处理作用原理及其在压裂返排液治理中的应用进展。分析并指出了压裂返排液处理技术中存在的问题和今后的主要发展方向。     

页岩气压裂返排液处理工艺研究

针对页岩气开采作业过程中产生的压裂返排液,优选破乳-絮凝-氧化相组合的处理工艺,在实验室试验的基础上,对不同污染物含量的压裂返排液确定了相应破乳剂、混凝剂以及氧化剂的最佳药剂配方。     

重庆页岩气勘探开发采出水污染防控研究

页岩气开发压裂返排水有潜在环境风险,尤其是高浓度氯化物是需重点关注的环境问题之一。本文梳理分析相关氯化物排放标准、页岩气开采环境保护指导性技术文件,调研川渝地区页岩气开采区采出水(含压裂返排液)处理情况,并重点预测分析了页岩气开发过程中氯化物排放对区域水环境质量的影响。最后提出了相关建议:一是提出了采出水全周期处理的相关管控要求;二是建议在开发后期可采用"膜处理系统+蒸发结晶"的方式,对采出水中氯化物进行深度处理,最终达到《GB 8978-1996污水综合排放标准》一级标准、氯化物达350mg/L后排放。     

电渗析在压裂返排液废水处理中的应用研究

针对目前压裂返排液处理技术工艺复杂、能耗高、工艺处理成本高等问题,基于对压裂返排液水质的分析结果,首先利用电渗析试验验证电渗析系统作为MBR生化处理系统前置预处理的可行性,并通过试验验证压裂返排液的总悬浮物固体浓度（TDS）与废水COD去除率呈负相关关系,同时通过对照试验验证废水生化反应最佳设计条件,建立了电渗析与生物膜处理耦合的两步核心处理方法,可使返排液经处理后水质澄清透明,COD去除率显著提升,使运营成本较低的生化系统取代高级氧化处理工艺成为可能,对大规模工业化应用提供理论和实践基础。     

胜利油田某废液站压裂返排液特性分析

石油开采过程中产生了大量具有高COD、高黏度以及高稳定性的压裂返排液。针对胜利油田某废液站压裂返排液,采用气相色谱-四级杆飞行时间质谱联用仪(GC/TOF/MS)、激光剥蚀-等离子体质谱仪(LA/ICP/MS)以及X射线衍射仪等测定了压裂返排液样品的一般特性、有机组分与无机组分,研究了石油类物质及悬浮固体沉降特性,完善了油田压裂返排液特性的认知。研究结果表明:该压裂返排液样品所含成分复杂,ρ(TOC)和ρ(COD)分别为2715. 7,9960. 0 mg/L,需进行破胶、脱稳预处理;悬浮固体粒径中值为107. 3μm,油水密度差为0. 011 g/cm3。沉降8 h后,石油类物质和悬浮固体去除率分别为28.52%和7.38%,需采用高效混凝沉降技术处理。     

三维电极耦合臭氧技术处理油田压裂返排液

构建了一种活性炭三维电极耦合臭氧（3D/O₃）的反应体系,研究了其对胜利油田压裂返排液COD的去除效果,探究了3D/O₃体系的反应机制,考察了电流、臭氧浓度等过程参数对COD去除性能的影响.压裂返排液经3小时3D/O₃处理后,COD去除率可达到78%,且在多个多周期运行后保持在60%以上.与之相比,单独三维电极和臭氧氧化仅能去除37%和17%的COD.研究结果表明,3D/O₃体系可有效耦合活性炭吸附、电化学氧化、催化臭氧等多种反应机制,高效产生·OH氧化降解压裂返排液中的有机污染物和原位再生活性炭,有望为油田压裂返排液提供一种有效的处理技术.     

我国页岩气开发的环境影响特征

近几年,页岩气行业在美国得到了快速发展,中国也在积极推进。截止到2014年7月,中国页岩气产能已达到14亿m3/a。从工艺流程和产污节点分析页岩气开采对环境的影响,结果表明:页岩气开发各环节均存在环境污染,涉及水资源占用、甲烷气体溢出、返排液、钻井岩屑、油基泥浆、生态破坏等,其中水资源消耗量大、大量返排液返排且成分复杂等特点尤为突出,值得关注。     

某油田压裂返排液混凝—氧化处理研究

以某油田压裂返排液为研究对象,针对其特点,采用"PAC(聚合氯化铝)混凝—次氯酸钠氧化"处理方法,通过考查出水的COD降解情况,确定"混凝—氧化"试验的最佳条件,最终使得压裂返排液COD由343.2 mg/L降低至90.7 mg/L,COD去除率达到74.6%,低于当地排放标准(100mg/L)。     

中国油气井高压除砂器技术现状

油气井井口高压除砂器的作用是净化井底返排液中地层砂、压裂砂、岩屑等固相颗粒,保护下游设备免受冲蚀,从而延长下游设备的使用寿命。比较国内现有的几种油气井高压除砂器的结构、工作原理和特点,结果表明现有井口除砂器主要存在压力级别低、分离效率不稳定、依靠人工排砂劳动强度大等问题。针对问题提出了改变常规井口除砂器的技术措施和发展方向。建议中国应尽早着手研发使用于页岩气等非常规油气专用的井口除砂装置。     

我国页岩气开发利用的环境政策分析

我国页岩气开发目前按照常规油气资源来进行环境监管,但与常规油气资源相比,页岩气开发在压裂液、返排液处理等方面具有特殊性,现有法律法规难以完全规制页岩气开发造成的环境问题,建议尽快出台针对页岩气开发利用的专项环境法规、标准和政策,充分考虑水资源和环境承载力,合理布局页岩气产业,积极鼓励支持页岩气绿色开发,并建立对开发区域周边居民的补偿机制,促进我国页岩气产业绿色发展。     

混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺对页岩气返排液水质净化效能分析

页岩气返排液中部分小分子有机物如二甲基苄胺（DMBA）、吲哚啉和6-甲基喹啉较难去除,采用混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透组合工艺处理页岩气返排液,探究了其有机、无机组分的去除规律。结果表明:混凝-臭氧-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为96.7%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为98.7%和99.13%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为82.02%、98.02%和97.67%;混凝-吸附-超滤-反渗透组合工艺对离子的去除率为95.99%~99.86%,对DOC和UV₂₅₄的去除率分别为95.31%和97.54%,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉去除率分别为70.19%、94.70%和87.93%。混凝-臭氧/吸附-超滤-反渗透工艺可有效去除返排液中的离子、DOC和UV₂₅₄,对DMBA、吲哚啉和6-甲基喹啉的去除效果显著,有利于返排液的外部回用。     

电化学催化氧化页岩气压裂返排废水的实验研究

采用三维电化学催化氧化法对压裂返排废水进行处理研究,着重考察了粒子电极投加量、溶液p H、电流、极板间距和氧化时间等因素对废水处理效果的影响。结果表明,在粒子电极投加量为90 g/L、p H为8.5、电流为0.6 A、电极板间距为2.5 cm和氧化时间为30 min的最优工艺条件下,经处理后的压裂返排废水COD去除率达49.58%。     

页岩气开采压裂返排水对污泥活性的影响

页岩气开发压裂返排水潜在环境风险,针对返排水经济环境友好的生物处理技术开发,以实际返排水和污水处理厂活性污泥为受试对象,通过呼吸测量实验,调查了返排水对活性污泥硝化活性和有机物氧化活性的影响,进一步识别了戊二醛,苯扎氯铵（ADBAC）和盐度对活性污泥的抑制作用.结果表明,返排水对活性污泥有机物氧化活性抑制极弱,对硝化活性抑制极强,半抑制浓度（IC₅₀）分别为75.5%,10.09%;戊二醛,苯扎氯铵（ADBAC）和盐度对硝化活性的IC₅₀分别为0.0589,0.0194,3.63g/L.活性污泥系统去除返排水中有机物具有可行性,若需同时脱氮则具有较大约束;戊二醛,苯扎氯铵（ADBAC）和盐度3种抑制因子对硝化活性抑制较强,杀菌剂与盐度的IC₅₀呈数量级差异,返排水生物处理尤其需要关注杀菌剂的影响.