压裂返排液处理工艺技术研究进展

李炳毅，刘子凯

(滨州学院 化学化工学院，山东 滨州 256603)

压裂返排液处理工艺技术研究进展

李炳毅，刘子凯

(滨州学院 化学化工学院，山东 滨州 256603)

随着大量的工业废水的出现，环境问题也成为了炙手可热的话题。压裂返排液的排放，对环境造成了极大的影响。化学的氧化破胶-絮凝-过滤的工艺，作为有效处理返排液的方法，以及各种新型处理的方案出现。同时与生物领域的降解方法联手，将成为解决工业废水的有效途径。

压裂返排液；氧化；絮凝；微电解；撬装设备；生物菌

众所周知，目前我国的大部分油气田均属低渗透油气田，而压裂返排液则作为油气田压裂作业过程中产生的主要废弃物。其中含有胍胶、甲醛、石油类以及各种添加剂，使得返排液具有高黏度、高稳定性、高COD值的特点，导致返排液对环境造成了极大的污染，若不及时处理，将会对我国压裂技术造成极其大的损失。

位于陕蒙交界的大牛地气田年压裂液返排量30万m3，反排率高达60%，其处理工艺直接排放到土壤中，对环境造成很严重的污染，并向周边的环境保护施加巨大的压力[1]，造成土壤盐碱化，地表水系污染。除此之外，更有采用焚烧的方法对返排液进行处理，焚烧后产生的气体直接排放到大气当中，冲击大气层，对大气造成严重危害。

1 处理工艺

1.1 氧化-絮凝-过滤技术

目前，国内外经常采取絮凝沉淀法、过滤法、电解法、生物酶等方法对返排液进行处理。其化学方法主要是侯保才[2]提出的氧化-絮凝-电解-过滤等传统化学工艺作为油田污水处理的常用工艺。氧化作为破胶的常用方法，其作用是降低废液的粘度；俞音，蒋勇军[3]提出采用微波催化氧化，可增加原本的氧化效率，并在氧化剂量≤0.5 g/L的条件下，COD去除率增高效果明显，废水COD去除率明显提高,当氧化剂量超过0.5 g/L时，COD去除率的增高效果不明显，但是，当微波催化时间达到6min时，效果不明显。

1.2 电解法处理工艺

在降低COD值的工艺中，电解法也是有效的方法之一，安杰[4]曾提出的Fe/C微电解法，利用铁素体和碳，在废水中形成许多的微原电池，铁作为阳极，碳作为阴极在废水中形成电场反应，破坏胶体稳定性，使难降解物质转变成易降解物质。陈畅[5]等曾采用Fe/C微电解技术进行废水的处理，取氧化后的清液，在溶液为pH值=2.5，Fe/C=4∶1，反应时间为120min时，实验达到了一定的效果，但是效果并不乐观，COD去除率仅仅只有37.2%，经过分析，很有可能是电极表面发生钝化。

1.3 生物技术处理工艺

在化学及其他领域，罗平凯[6]等曾采用多级催化氧化系统，G-BAF反应器及多级生化反应，其COD去除率达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准要求。王婷婷[7]曾对比温度，震荡时间，接种量，菌种混合比例等对生物降解效率的影响，制定一套处理返排液的生物工程工艺，在25℃的条件下，振荡48h，10%接种量EB1∶EB2为1∶1比例混合时，为较佳应用条件，COD去除率达23%。

与化学法相比，生物法是利用微生物新陈代谢的能力将废水中的有机物转化为稳定的无害物质，其微生物来源广，适应能力强，相较于化学法，生物法的试验周期较长，切无法单独使用，需与化学方法等联合使用，但是化学法可能会造成二次污染产物，所以，生物和化学方法的联合使用会达到废水处理的良好效果。

2 新型技术处理工艺及设备

杜贵君[8]的絮凝-活性炭毡-微波强氧化-纳滤/反渗透技术更加详细的解释了微波氧化技术原理，并且采用了先絮凝后氧化的方法，相比于传统的过滤工艺，反渗透技术这种新型工艺处理后的废水CODcr可以达到GB8978-1996《综合污水排放标准》一级标准。絮凝不仅可以改变水中分散体系表面电性，破坏胶体的稳定性，并且配合吸附还可以很好的分散废水中不溶物，同时樊伟[9]提出pH对絮凝的效果有一定的影响，配置一定浓度的烧碱溶液，调节pH值，当溶液处于弱碱的条件下，絮凝效果最佳。

王薇[10]针对压裂返排液的回收利用研制了一套“预处理-氧化絮凝-快速沉降-膜过滤”移动式的撬装设备。关于该设备的现场应用结果表明，其处理后的返排液达到了SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质指标及分析方法》的要求，并且还可用于配制滑溜水和胍胶压裂液。该设备不仅提高了返排液的处理效果，而且又缩减了处理的工艺流程，有效减小了返排液对环境的污染。其处理流程见图1。

图1 页岩气压裂返排液回用处理工艺流程

3 返排液的回收再利用

未经处理的返排液，由于放置时间过长，其废液中的胍胶成分(高分子聚合物)，则导致腐蚀、堵塞注水管线切细菌滋生，由于细菌释放的生物酶，使其黏度下降，导致配液水化。林飞[11]等通过反复试验，观察温度，pH值对返排液中细菌的繁殖速度，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-中性的条件下，复配醛类、季铵盐、优氯净比例为3∶1∶2时，对FEB(能将二价铁氧化为三价铁的细菌)、TGB(异养型细菌总和)、SRB(厌氧微生物)的杀菌率高达99.85%。通过减少细菌滋生，过滤返排液中的泥屑、支撑剂等，有效利用返排液中可用成分，在工业上可减少配水和化学剂的用量，尽量实现废水不外放，实现返排液的重复利用。

4 总结

综上所述，通过化学工艺及生物酶衍生灭菌技术，可有效处理返排液造成的环境污染这一难题。随着工业的发展，返排液的大量生产，我们应加深对返排液的研究，开发更高效、节

能、环保的工业废水处理工艺，实现化学发展的多样性，有效性，达到真正意义上的零污染。我们更应该从重复利用有效资源的角度考虑，对废水中的可利用成分进行回收再处理，使得废物利用在工业废水处理上得以体现。

[1] 侯普艳.胍胶压裂返排液再利用技术研究与应用[J].科技展望,2015(19):126-128.

[2] 侯保才.压裂返排液处理技术现状及展望[J].油气田环境保护,2015, 25(1):41-43.

[3] 俞 音,蒋勇军.油气田压裂返排液复合法处理实验研究[J].科技风,2015(12):10-13.

[4] 安 杰,刘宇程,陈明燕.压裂废液处理技术研究进展[J].油气田环境保护,2009, 19(2):48-50.

[5] 陈 畅,舒雪琴,胡泽文.一种基于联合工艺的新型压裂返排液处理方法研究[J]. 当代化工,2016,45(10):2303-2305.

[6] 罗平凯,张太亮,喻 璐,等.催化氧化复合技术处理油气田压裂返排液[J].油气田环境保护,2017,27(1):28-31.

[7] 王婷婷.压裂返排液生物处理实验研究[J].油气田环境保护,2012,22(4):41-44.

[8] 杜贵君.油田压裂返排液处理技术实验研究[J].油气田环境保护,2012,22(4):55-57.

[9] 樊 伟. 压裂返排液处理技术研究[J].化工技术与开发,2016,45(3):26-27.

[10] 王 薇,张淑侠,吕 雷,等.页岩气压裂返排液回用处理装置应用[J].油气田环境保护,2017,27(1):14-17.

[11] 林 飞,欧阳传湘,李春颖,等.压裂返排液重复利用新型杀菌研制[J].天然气与石油,2016,34(2):64-67.

(本文文献格式：李炳毅，刘子凯.压裂返排液处理工艺技术研究进展[J].山东化工,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，黑龙江人，研究方向：废水处理。

X703.1

A

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