頁巖氣壓裂返排廢水處理研究

導語：頁巖氣壓裂返排廢水處理研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

頁巖氣可以借助于熱成熟作用，或者是在某些生物作用下形成天然氣，該能源屬于清潔能源之一。一般來說，頁巖氣主要分布于地勢平坦的區(qū)域，存儲地點主要集中在烴源巖之中，具備較強的穩(wěn)定性。在開采過程中，決不能進行隨意遷移，應保證其相互作用之后就地存儲，讓區(qū)域有機質含量更加豐富。

1頁巖氣開采現(xiàn)狀及壓裂返排廢水特點

1.1我國目前頁巖氣的開采現(xiàn)狀。在我國，頁巖氣儲量最為豐富的區(qū)域集中在重慶涪陵一帶，相關數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域已經(jīng)生產(chǎn)頁巖氣10億m3，頁巖氣儲量還能供全國使用200多年。從2005年開始，我國效仿美國的技術和經(jīng)驗，在國內開展大范圍的勘探和開發(fā)工作，發(fā)現(xiàn)我國很多區(qū)域的頁巖氣儲量極為豐富，如塔里木、四川盆地、東北平原等等。到了2009年，我國與殼牌公司達成合作，建設了我國第一個頁巖氣開采項目，取得了不錯的效果。截止到2012年，我國對頁巖氣能源進行了合理劃分，形成172種礦產(chǎn)，相關投資主體更是多種多樣，如國資、外資等，并注重對新技術的開發(fā)和應用，確保頁巖氣開發(fā)工作深入開展。現(xiàn)如今，我國有80%的氣田實現(xiàn)了現(xiàn)代化開發(fā)，進一步降低了頁巖氣的開采成本，而且在產(chǎn)出和產(chǎn)量提升上發(fā)揮出了重要作用。1.2壓裂返排。廢水的特點在具體頁巖氣鉆井操作過程中，主要包括3個操作階段，即鉆探、水力壓裂和返排。從實際操作過程中可以看出，水力壓裂作業(yè)耗水量極高，每口氣井需水量為19000m3，所需的水罐車大約為1000車次。壓裂返排廢水的特點主要集中在以下幾方面。1.2.1組分復雜。在壓裂返排廢水組分研究上，主要與以下幾方面因素有關：壓裂液配液情況、壓裂液的化學成分、地層水質和返排液等等。其中，水基壓裂液極為常見，主要成分有交聯(lián)劑、降阻劑和殺菌劑等等。除了上述添加劑之外，水基壓裂液還含有很多烴類化合物、油脂等等。一般情況下，壓裂返排廢水自身含有較高的鹽量和TDS，而且還涉及到一些重金屬和放射性物質，分布范圍極廣，容易對相關工作的開展產(chǎn)生影響[1]。1.2.2黏度大，乳化程度較高。壓裂返排廢水的乳化現(xiàn)象極為嚴重，而且自身黏度也較大，整個處理過程十分復雜，甚至還會超過油田廢水。在壓裂操作上，有所使用的復合型壓裂液來自于油井，具備明顯的混合物特征，很容易出現(xiàn)烏黑、黏稠度較大等問題，與此同時，還會伴有刺激性氣味。1.2.3處理難度較大。在整個壓裂返排廢水處理過程中，會添加很多的添加劑，如此一來，導致廢液之中的COD、TDS、TSS等含量進一步提升，為后續(xù)處理工作帶來了極大挑戰(zhàn)。倘若直接進行外排操作，極容易對周圍環(huán)境產(chǎn)生污染，影響居民的正常生活，嚴重時，還會導致行業(yè)價值大幅下滑，無法實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。1.3傳統(tǒng)壓裂返排廢水處理技術。壓裂返排廢水容易對周圍環(huán)境產(chǎn)生嚴重影響，為此，國內外相關研究人員對其展開了深入性研究。據(jù)美國環(huán)保署統(tǒng)計，在整個石油和天然氣開發(fā)過程中，實際廢水處理方式有深井灌注、市政污水處理廠處理、脫鹽工藝處理等等。我國很多研究人員也參與了該項研究，通過對美國研究人員的結果梳理之后，發(fā)現(xiàn)返排廢水處理技術路線具備較強的技術經(jīng)濟性特點，并整理出實際頁巖氣壓裂返排廢水處理途徑，并取得了很大成效。

2頁巖氣壓裂返排廢水處理技術的具體應用方式

在水力壓裂施工工作結束之后，返排到地面中的液體數(shù)量不斷增多，這是使得整個地面之中的金屬離子含量進一步提升，最終引發(fā)嚴重的環(huán)境質量問題。如何將這些金屬離子和有機污染物徹底清除，減少水資源消耗量，強化頁巖氣壓裂返排廢水的處理效果，已經(jīng)成為整個行業(yè)發(fā)展的關鍵內容。2.1深井灌注。在該種方式實施過程中，需要進行另外選址操作，并開展有效施工，進而將頁巖氣壓裂返排廢水引入到灌注井之中，該種形式也被稱之為第二類灌注井。美國環(huán)保部門專門對此進行了規(guī)定，在第二類灌注井操作過程中，應該以深井灌注中的各項標準為主線，開展后續(xù)的施工操作，否則將不允許相關施工的開展。我國想要對該項技術標準進行深入性完善，強化管理控制力度，深井灌注返排液的安全性維護顯得十分重要。還可以借助于污水處理廠進行廢液處理，之后再向外排放。在該種方式實施過程中，所選擇的污水處理廠應該由政府部門指定，將水中的總溶解固體去除，在各項指標均達標之后，才可以繼續(xù)向外排放。如果是早期返排的地層水，可以借助于回用水質標準對其進行測定，讓廢水得到更加充分的回用，避免水資源浪費的同時，把握好運營成本，進而將區(qū)域影響性降到最低。2.2組合工藝及有機廢水處理。這里所提到的組合工藝，即臭氧、超聲波和電解之間的組合，而且該工藝能夠充分滿足頁巖氣水力壓裂廢水的處理需求，讓廢水沿著特殊容器進行過濾操作，在細小氣泡產(chǎn)生之后，人們可以將超聲波技術應用其中，進而產(chǎn)生更多數(shù)量的氣泡，將水中的生物污染物徹底分解，并形成新形式的消毒因子，將臭氧作用更好地發(fā)揮出來，讓水中的有機鹽分獲得更多沉淀機會。如果鹽分的講解難度較高，想要將廢水之中的大量無機鹽去除，常見的處理方法有生物處理法、膜技術和電化學法等等，確保頁巖氣壓裂返排廢水得到有效凈化。除了無機鹽之外，廢水之中還會涉及到很多溶解性較高的固體物，同樣可以應用上述方法進行處理，避免出現(xiàn)微生物大量流失等問題，強化水的提煉純度[2]。2.3返排液的集中處理。在返排液針對性處理操作結束之后，壓裂液回用操作便可以得到開展，該項操作可以節(jié)約用水，而且還能保證固體廢物的集中處理，如果遇到不能處理和回用的廢液和廢品，可以將其交付于第三方機構。例如，在2017年，西南油田威遠區(qū)塊頁巖氣開發(fā)施工中，總出處理的壓裂返排廢液數(shù)量大約為34.03萬m3，其中有27萬m3借助于現(xiàn)場統(tǒng)一處理來實現(xiàn)，并確保二次配液的循環(huán)應用，整個回用效率達到了80%以上，在水資源節(jié)約上展示出良好效果。又如，在長慶油田某區(qū)塊壓裂施工操作之中，由于地質條件極為復雜，返排廢水的成分變化也較大，為了維護處理效果，相關工作人員應用了三級水處理方法，根據(jù)不同的返排廢水構成成分和回用目標，建立新的水質標準要求，進行實現(xiàn)針對性處理。在該項操作的幫助之下，返排液處理效率得到了進一步提升，施工時間大大縮短，水資源消耗量大大降低，弱化了整個操作對環(huán)境的污染程度。2.4回注技術的應用。將回注技術應用于頁巖氣壓裂反排廢水處理工作之中，人們首先需要利用格柵將粗大的懸浮物去除，借助于破乳破膠反應，實現(xiàn)油水分離，在后續(xù)溶氣氣浮工藝除油操作的作用下，確保浮油可以得到充分回收利用。其次，通過脫鹽反應和混凝土沉淀操作之后，可以將廢液中的金屬元素分離出來，如鈣、鎂等等。再次，使用核桃殼過濾或者是多介質過濾手段，將溶液之中的懸浮物和殘油去除干凈，并進行殺菌處理操作，其中主要涉及到的細菌類型有FB細菌和SRB細菌等。最后，經(jīng)過精密過濾之后，可以進行循環(huán)回用和回注操作。總的來說，在具體回注技術作用下，頁巖氣壓裂返排廢水的處理效果能夠得到更好保障。2.5機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術。機械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術的應用，主要是壓縮機壓縮操作結束之后，將二次蒸汽送到蒸發(fā)器加熱室之中，進而實現(xiàn)加熱蒸汽的全面應用。在該項技術的作用之下，可以讓廢氣的蒸汽得到充分利用，降低蒸發(fā)能耗。在實際MVR蒸發(fā)裝置設計過程中，主要涉及到的內容有蒸發(fā)器、分離器以及壓縮機等等。如果借助于該項技術對壓裂返排水進行處理，可以將廢水之中的重金屬離子去除，對總礦化程度進行合理控制。另外，在該工藝設計上，并不需要增加冷卻塔裝置，可以對占地面積進行合理化控制。還能與實際結晶器聯(lián)合在一起進行使用，實現(xiàn)液體零排放操作，節(jié)約施工成本。

3結語

綜上所述，頁巖氣壓裂返排廢水如果單純應用生物、化學等處理方法進行處理操作，很難達到國家規(guī)定標準和排放要求。為此，相關工作人員需要對廢水中的水質情況進行深入性分析，選擇合適的處理方法，避免二次污染出現(xiàn)。另外，相關部門還要強化與國外相關部門的技術交流，引進更多先進設備和技術，為后續(xù)工作開展創(chuàng)造有利條件。

參考文獻

[1]陳柯錦，關統(tǒng)偉，王姝歆.絮凝菌處理頁巖氣壓裂返排液的響應面優(yōu)化[J].西南石油大學學報(自然科學版)，2018，40（5）：181-188.

[2]李鑫，張定凱，鄭妙潔.頁巖氣壓裂返排液及排放廢液的研究現(xiàn)狀及微藻資源化處理應用前景綜述[J].生態(tài)科學，2018，37（5）：195-202.

作者:楊林 單位:重慶華地資環(huán)科技有限公司