頁巖氣壓裂返排廢液處理新工藝研究.pdf

1、頁巖氣是低碳、清潔的新興能源，同時頁巖氣勘探開發(fā)能夠優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、緩解減排壓力、保障能源供應(yīng)、提高能源利用效率，但是頁巖氣開采過程需耗費大量水資源、產(chǎn)生大量的頁巖氣壓裂返排廢水。頁巖氣壓裂返排廢液含有高濃度鹽分、難降解有機物、氨氮、大量細(xì)菌、金屬元素以及多種化學(xué)添加劑，若沒有得到及時的處置，將對周邊環(huán)境產(chǎn)生極其惡劣的影響。通過將臭氧氧化技術(shù)和PTFE微濾膜反應(yīng)器耦合，建立了循環(huán)再生及去污的一體化裝置——臭氧催化膜反應(yīng)器。通過投加聚合氯化

2、鋁(PAC)對頁巖氣壓裂返排廢液進(jìn)行預(yù)處理，然后利用臭氧殺滅頁巖氣壓裂返排廢液中的硫酸根還原菌(SRB細(xì)菌)、腐生菌(TGB細(xì)菌)和鐵細(xì)菌(FB細(xì)菌)，同時分解高分子有機物和降低氨氮，最后通過PTFE微濾膜進(jìn)一步降低了返排水的COD和鹽度(SAL)，并在一定程度上降低了Ca2+、Mg2+。
　　研究結(jié)果表明：（1）該裝置的最佳運行條件為：①混凝沉淀單元PAC的最佳投加量為400mg/L；②臭氧氧化單元臭氧投加量為3g/h時，臭氧氧

3、化單元的停留時間為20min；③使用孔徑小的PTFE微濾膜可以提高處理效果；（2）臭氧催化膜反應(yīng)器可有效去除壓裂返排液的COD、SS、SAL，其去除率分別為66.99％、99.2%和21.11%；（3）臭氧催化膜反應(yīng)器可以有效去除返排液中的SRB細(xì)菌、TGB細(xì)菌和FB細(xì)菌，使其含量均低于檢出限；（4）平均孔徑為0.45μm和0.80μm的PTFE微濾膜對含油量的去除率可以達(dá)到92.41%和82.40%；（5）臭氧催化膜反應(yīng)器的微濾膜過濾

4、單元可以有效降低頁巖氣壓裂返排廢水的SAL、Ca2+和Mg2+，其去除率分別為21.11%、32.24%和31.53%，臭氧氧化單元可以有效降低頁巖氣壓裂返排廢水的氨氮，去除率達(dá)到22.47%；（6）通過GC-MS分析得出臭氧可以使不飽和的有機分子斷裂，降低高分子有機物的分子量，從而降低了頁巖氣壓裂返排廢液的毒性，改善其可生化性能；（7）串聯(lián)PTFE微濾膜可以有效提高裝置的凈水效果，卻會縮短裝置的運行周期；（8）臭氧催化膜反應(yīng)器可以有效