油田壓裂返排液的處理研究現(xiàn)狀

摘 要：隨著我國油田的不斷開發(fā)，壓裂返排液排放量不斷增加，一方面造成環(huán)境污染，另一方面水資源短缺，生產(chǎn)成本提高。文章，對中外油田返排液處理工藝現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了調(diào)研，論述了物理法、化學(xué)法和微生物法等油田壓裂返排液的處理方法的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用狀況，提出了今后油田返排液處理技術(shù)的發(fā)展方向，為解決油田壓裂返排液處理難題提供一定的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：壓裂返排液；處理方法；發(fā)展方向

我國油田大部分屬于低滲透油田，為了提高采收率，勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)主要是壓裂工藝，然而隨之帶來的環(huán)境問題也越來越引起人們的廣泛關(guān)注，由于現(xiàn)在很多油井在壓裂完成后返排液未經(jīng)處理就直接外排到環(huán)境中，其化學(xué)成分復(fù)雜，不但污染了環(huán)境也浪費(fèi)了資源，因此油田壓裂返排液的治理對于油田尤其是西部干旱地區(qū)的井場增產(chǎn)至關(guān)重要。就當(dāng)前研究現(xiàn)狀綜合分析，處理壓裂廢液主要采取物理法、化學(xué)法和微生物降解法[1-3]。

1 物理方法

物理法主要包括絮凝法、膜過濾法、氣浮法等。

1.1 絮凝法

絮凝法處理高濁度、高色度的廢水是最基本的一種方法，其特點(diǎn)是處理時(shí)間短，投加方便，基本不需要什么裝置，缺點(diǎn)就是會(huì)產(chǎn)生大量的沉淀，處理固渣又會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的問題。但是總體來說對于處理壓裂返排液，絮凝方法是效果較理想的方法，關(guān)鍵是根據(jù)廢水的性質(zhì)，選擇合適的絮凝劑。

絮凝的機(jī)理可分為四種，分別是雙電層壓縮機(jī)理、吸附電中和作用機(jī)理、吸附架橋作用機(jī)理與沉淀物網(wǎng)鋪機(jī)理[4]。這四種機(jī)理在水處理中并不是單獨(dú)發(fā)生的，往往是協(xié)同作用，當(dāng)然通過分析水中的膠體帶電性、分析水中元素可以初步估計(jì)何種機(jī)理占優(yōu)勢，通過機(jī)理可以初步選擇絮凝劑的種類，進(jìn)一步通過實(shí)驗(yàn)分析影響絮凝的因素，選擇最佳的絮凝劑。

1.2 膜過濾法

隨著國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型，政府和老百姓對環(huán)保的重視，現(xiàn)在很對地方對廢水排放嚴(yán)格要求，使用膜分離技術(shù)用于生活污水和工業(yè)廢水處理。膜技術(shù)是一門新興的多種學(xué)科交叉的高技術(shù)，以高分子分離膜為代表的膜分離技術(shù)作為一種新型的流體分離氮源操作技術(shù)，經(jīng)過多年的研究取得了顯著的成就。常用于污水處理的膜分離法有微孔膜過濾、超過濾、反滲透和納濾。王毅[5]研究含煤廢水處理，對比了傳統(tǒng)處理廢水方法和膜過濾的優(yōu)缺點(diǎn)，膜過濾符合當(dāng)前國家節(jié)能減排的口號。膜過濾法能夠有效降低廢水中的COD，其去除率高達(dá)91%以上。膜過濾在未來的研究中會(huì)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1.3 氣浮法

氣浮方法主要用于含油廢水處理或者用于絮凝之后的固液分離[6]，為了增加廢水中懸浮顆粒的可浮性，以提高分離效率，往往需要向廢水中投加各種化學(xué)藥劑，這種化學(xué)藥劑稱為浮選劑。

氣浮法中以射流氣浮最為常用，射流氣浮是利用射流泵在射流器前后產(chǎn)生負(fù)壓，吸氣后產(chǎn)生微細(xì)泡，微細(xì)泡攜帶油滴、懸浮物上浮至水面，達(dá)到凈化水的目的。主要設(shè)備有射流氣浮機(jī)、射流泵、過濾器等，是近年來出現(xiàn)的一種污水處理設(shè)備。污水從噴嘴高速噴出時(shí)，在噴嘴的吸入室內(nèi)形成負(fù)壓，氣體被吸入；在混合段，污水?dāng)y帶的氣體被剪切成微細(xì)氣泡；在氣浮池中，油珠和固體顆粒附著在氣泡上上浮。射流氣浮裝置能耗僅相當(dāng)于機(jī)械攪拌葉輪氣浮的二分之一，產(chǎn)生氣泡直徑小，且制造、安裝、維修方便，具有很好的應(yīng)用前景。

2 化學(xué)法

2.1 氧化法

化學(xué)氧化是指利用強(qiáng)氧化劑氧化分解廢水中有機(jī)物質(zhì)已達(dá)到凈化污水的目的。化學(xué)氧化方法往往是在絮凝、氣浮等處理廢水之后采取的方法，因?yàn)閮H僅絮凝和氣浮等處理方法不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，化學(xué)氧化方法是最終去除廢水中污染物質(zhì)的有效方法之一，通過化學(xué)氧化，可以使廢水中的高分子有機(jī)物氧化為二氧化碳和無機(jī)物，降低污水中的COD，以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。

用于廢水處理常用的氧化很多，常見的有過氧化氫、臭氧、次氯酸鈉、二氧化氯及空氣等。這些氧化劑根據(jù)廢水水質(zhì)情況的不同，選擇合適的氧化劑，當(dāng)采用氯氣和臭氧作為氧化劑時(shí)，還可以達(dá)到污水除臭、除味、脫色劑消毒的目的。

2.2 電解處理法

電解處理法是指應(yīng)用電解的基本原理，使廢水中的有害物質(zhì)通過電解過程在陽-陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)廢水處理凈化的目的。電解法是氧化還原、分解、混凝沉淀綜合在一起的處理方法。該方法適用于含油、氰、酚、重金屬離子等廢水及廢水的脫色處理目的等。

電解處理法的主要影響因素有電極材料、電解槽電壓、電流密度、PH值及攪拌速率等，每種影響因素都不可忽視，電解法在實(shí)驗(yàn)室研究階段還是比較有良好的效果，但是現(xiàn)場有的條件苛刻，還要考慮成本，并不是一種理想的處理方法，在現(xiàn)場較少采用。邱珉、徐曉軍等利用鐵碳內(nèi)電解法處理印染廢水，可有效去除色度、降低廢水處理費(fèi)用。對于油田壓裂返排液來說，采取電解有可行性，但是由于返排液中化學(xué)成分復(fù)雜，單一選擇電解處理法無法達(dá)到外排標(biāo)準(zhǔn)，不利于廢水再利用，但可以采用電解聯(lián)合其他方法協(xié)同處理，達(dá)到最佳的處理效果。

3 微生物處理法

微生物發(fā)酵方法是油田壓裂返排液處理方法中經(jīng)常用的、較有效的處理方法，同時(shí)成本也比較低，主要包括厭氧發(fā)酵法和好氧發(fā)酵法，現(xiàn)階段大部分油田均采用微生物法處理壓裂返排液采用，成為處理廢水的重要的方法，用微生物處理之后，根據(jù)水質(zhì)情況，進(jìn)一步選擇物理法還是化學(xué)法，對于壓裂廢液這種污染較重的廢水，常常采用發(fā)酵、絮凝、氧化、吸附等步驟。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著油田的持續(xù)發(fā)展，壓裂返排液的處理工藝均得到發(fā)展，但每種方法都有其局限性，對于不同的污水根據(jù)水質(zhì)分析，應(yīng)采取不同的處理方法，以獲得最佳的處理方式，既經(jīng)濟(jì)又簡便。就當(dāng)前研究現(xiàn)狀綜合分析，處理壓裂返排液采用單一的處理方法無法達(dá)到廢水再利用的目的，尤其是在偏遠(yuǎn)的西部地區(qū)，干旱缺水，如果處理后的水達(dá)到配置壓裂液的標(biāo)準(zhǔn)一方面不但降低了環(huán)境污染，另一方面大大降低油田作業(yè)成本。因此今后油田壓裂返排液處理技術(shù)主要集中在研究一種全面、高效、綜合的處理方法，前期通過氣浮法處理污水中的懸浮物及浮油分離，進(jìn)一步通過添加表面活性劑脫除微小顆粒降低礦化度，通過化學(xué)氧化法降低返排液的COD，結(jié)合微生物發(fā)酵法分解有機(jī)質(zhì)，從而達(dá)到壓裂液的配置水質(zhì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]董恩環(huán).改進(jìn)壓裂酸化技術(shù)提高增產(chǎn)效果[J].石油鉆采工藝，1980（2）：58-60.

[2]楊衍東，胡永全，趙金洲.壓裂液的環(huán)保問題初探[J].西部探礦工程，2006.18（4）：88-90.

[3]陳明燕，吳冕，劉宇程.酸化和壓裂廢液處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010.33（6E）：166-168.

[4]佟瑞利，趙娜娜，劉成蹊，等.無機(jī)、有機(jī)高分子絮凝劑絮凝機(jī)理及進(jìn)展[J].河北化工.2007（3）.

[5]王毅.膜過濾技術(shù)在含煤廢水處理中應(yīng)用的探討[J].陜西電力，2010（9）：6-68.

[6]周暉.氣浮工藝在高濃含油廢水處理中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2010（4）：158-159.

作者簡介：張吉東（1988，10-），男，籍貫：山東省泰安市，學(xué)歷：在讀碩士研究生，研究方向：主要研究油田污水治理、原油脫硫殺菌劑復(fù)配。