油田壓裂返排液的處理研究現狀

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，生產成本提高。文章，對中外油田返排液處理工藝現狀及發(fā)展趨勢進行了調研，論述了物理法、化學法和微生物法等油田壓裂返排液的處理方法的原理、特點及應用狀況，提出了今后油田返排液處理技術的發(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支持。

關鍵詞：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)關鍵技術主要是壓裂工藝，然而隨之帶來的環(huán)境問題也越來越引起人們的廣泛關注，由于現在很多油井在壓裂完成后返排液未經處理就直接外排到環(huán)境中，其化學成分復雜，不但污染了環(huán)境也浪費了資源，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)的井場增產至關重要。就當前研究現狀綜合分析，處理壓裂廢液主要采取物理法、化學法和微生物降解法[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，其特點是處理時間短，投加方便，基本不需要什么裝置，缺點就是會產生大量的沉淀，處理固渣又會產生一個新的問題。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，關鍵是根據廢水的性質，選擇合適的絮凝劑。

絮凝的機理可分為四種，分別是雙電層壓縮機理、吸附電中和作用機理、吸附架橋作用機理與沉淀物網鋪機理[4]。這四種機理在水處理中并不是單獨發(fā)生的，往往是協同作用，當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何種機理占優(yōu)勢，通過機理可以初步選擇絮凝劑的種類，進一步通過實驗分析影響絮凝的因素，選擇最佳的絮凝劑。

1.2 膜過濾法

隨著國家經濟發(fā)展轉型，政府和老百姓對環(huán)保的重視，現在很對地方對廢水排放嚴格要求，使用膜分離技術用于生活污水和工業(yè)廢水處理。膜技術是一門新興的多種學科交叉的高技術，以高分子分離膜為代表的膜分離技術作為一種新型的流體分離氮源操作技術，經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，對比了傳統處理廢水方法和膜過濾的優(yōu)缺點，膜過濾符合當前國家節(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91%以上。膜過濾在未來的研究中會得到越來越廣泛的應用。

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藥劑，這種化學藥劑稱為浮選劑。

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生負壓，吸氣后產生微細泡，微細泡攜帶油滴、懸浮物上浮至水面，達到凈化水的目的。主要設備有射流氣浮機、射流泵、過濾器等，是近年來出現的一種污水處理設備。污水從噴嘴高速噴出時，在噴嘴的吸入室內形成負壓，氣體被吸入；在混合段，污水攜帶的氣體被剪切成微細氣泡；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于機械攪拌葉輪氣浮的二分之一，產生氣泡直徑小，且制造、安裝、維修方便，具有很好的應用前景。

2 化學法

2.1 氧化法

化學氧化是指利用強氧化劑氧化分解廢水中有機物質已達到凈化污水的目的。化學氧化方法往往是在絮凝、氣浮等處理廢水之后采取的方法，因為僅僅絮凝和氣浮等處理方法不能達到國家排放標準，化學氧化方法是最終去除廢水中污染物質的有效方法之一，通過化學氧化，可以使廢水中的高分子有機物氧化為二氧化碳和無機物，降低污水中的COD，以達到國家的排放標準。

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。這些氧化劑根據廢水水質情況的不同，選擇合適的氧化劑，當采用氯氣和臭氧作為氧化劑時，還可以達到污水除臭、除味、脫色劑消毒的目的。

2.2 電解處理法

電解處理法是指應用電解的基本原理，使廢水中的有害物質通過電解過程在陽-陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應轉化成為無害物質，以實現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，電解法在實驗室研究階段還是比較有良好的效果，但是現場有的條件苛刻，還要考慮成本，并不是一種理想的處理方法，在現場較少采用。邱珉、徐曉軍等利用鐵碳內電解法處理印染廢水，可有效去除色度、降低廢水處理費用。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成分復雜，單一選擇電解處理法無法達到外排標準，不利于廢水再利用，但可以采用電解聯合其他方法協同處理，達到最佳的處理效果。

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常用的、較有效的處理方法，同時成本也比較低，主要包括厭氧發(fā)酵法和好氧發(fā)酵法，現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，根據水質情況，進一步選擇物理法還是化學法，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水質分析，應采取不同的處理方法，以獲得最佳的處理方式，既經濟又簡便。就當前研究現狀綜合分析，處理壓裂返排液采用單一的處理方法無法達到廢水再利用的目的，尤其是在偏遠的西部地區(qū)，干旱缺水，如果處理后的水達到配置壓裂液的標準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，通過化學氧化法降低返排液的COD，結合微生物發(fā)酵法分解有機質，從而達到壓裂液的配置水質要求。

參考文獻

[1]董恩環(huán).改進壓裂酸化技術提高增產效果[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研究進展[J].環(huán)境科學與技術，2010.33（6E）：166-168.

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

[5]王毅.膜過濾技術在含煤廢水處理中應用的探討[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用[J].化學工程與裝備，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、原油脫硫殺菌劑復配。