技术创新
页岩气开发废液处理方法研究进展朱荣达（大庆油围有限责任公司黑龙江大庆163453）
430233)
许剑(中石化石油机械装备重点实验室中石化石油工程机械有限公司研完院
湖北武汉
163453）
陈大彬（大庆油田有限责任公司黑龙江大庆
摘要：本文综述了页岩气开发废液的组成形式，针对废液的特点，着重分析了当前应用的几种处理方法，包括物理化学法、高级氧化法及生物化学法，对各种处理方法的主要原理和存在间题进行了介绍，并展望了该领域未来的发展方向。
关键调：页岩气开发废液物理化学法高级氧化法生物化学法
1前言
近年来，随着页岩气期探开发力度的加大，年均有多口探并和开发并投产。同时，开发和生产过程中将产生大量的开发废液，主要包括：作业废波、钻井废液、采气废液。其中，唛液的石油类物质、悬浮物、化学需氧量、硫化物、氮氮、PH等主要污染物指标均超过国家相关标准的要求，给开发区块的生态环境造成了严重的影响。
作业废液主要来源于压裂作业，压裂作为油气井增产的主要措施之一，是油气田勘探开发中必不可少的一项重要技术手段，被各油气田所广泛采用。由于压裂液体系所用化学添加剂种类繁多，特别是一些不易净化的亲水性有机添加剂，难以从废液中除去。众多化学添加剂的加人使压裂液具有高化学需氧量、高稳定性、高粘度等特点，给页岩气的正常生产造成了严重损失
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钻井废液来源于钻井液的液相部分，此外钻井台、钴具和相
关设备的冲洗水等都是钻井废液的组成部分。为了满足钻井工程的需要，钻井液中需添加各种化学处理剂，如纯碱、烧碱、重铬酸钠、氟化钠等无机处理剂和褐煤、钠羧甲基纤维素、聚内烯酰胺等有机处理剂。目前钻并废液的主要污染物包括悬浮物及石油类物质。
采气废液来源于采气生产过程中产生的度波，是在页岩气并采气过程中伴随着天然气带出的地层水，其主要污染物包括悬浮物和金属盐类，表现出高矿化度和高化学需氧量等特点。
2处理方法研究
国内外针对页岩气开发废液处理方法已进行了多年的持续研究，具有一定的理论水平和实际运用能力。主要处理方法包括物理化学法、高级氧化法以及生物化学法。
2.1物理化学法
物理化学法是综合运用物理和化学原理使废液得到净化的处理方法，主要可去除唛液中的股体和其他溶解性物质，特别是含油废液中的乳化油。常用的物理化学法包括混凝沉淀法和吸附法[2]。
混凝沉淀法是向开发废液中添加絮凝剂和助凝剂等水处理剂来破坏胶体物质的稳定性，使胶体物质经历脱稳、硅撞、聚集，从面生成较大累凝体，易于液过滤分离的方法。反应过程中包括双电层压缩、静电中和、吸附架桥、沉淀网捕等作用机理，同时利用重力或离心力实现污染物的有效去除。其中，影响混疑沉淀法处理效果的重要因素是累凝剂和助凝剂的配方。累凝剂包括聚合氯化铅、硫酸铅、三氯化铁等水处理剂，助凝剂包括聚丙烯
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酰胺、硅酸钠等水处理剂。目前，该处理方法在去除石油类物质，溶解性物质上有一定的效果，但实际运用中依然存在不足，如添加水处理剂量大，操作步骤复杂，处理剂配方不固定，反应时间长等间题，
吸附法是将开发废液通过多孔介质的粉末或颗粒组成的滤床，使污染物被吸附在介质表面面被去除的方法。其中，影响吸附法处理效果的重要因素是吸附剂的使用寿命，常用的吸附剂包括活性炭与焦炭。目前，该处理方法能有效降低开发废液的化学需氧量值，同时具有脱色除臭等功能，但实际运用中依然存在不足，如吸附剂成本高、暖附剂再生能力差、对进水水质要求高等问题[3]。
2.2高级氧化法
高级氧化法是在特定的环境温度和压力下，通过产生反应活性极强的羟基自由基来氧化难降解有机物的方法，经过该方法处理后的开发废液，其可生化性能可以得到明显改善。常用的高级氧化法包括芬顿氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法。
芬顿氧化法是利用芬顿试剂在酸性环境下，通过Fe2+和 H202的催化氧化反应，生成H20，02和整基自由基，其中Fe2+ 作为催化剂,H202作为氧化剂，生成的羟基自由基具有极强的氧化性，可以攻击并破坏有机物的内部分子结构，将其转变为可生物降解的无机物质。其中，影响芬模氧化法的重要因素是氧化剂和催化剂的投加量。目前，该处理方法能有效降低化学需氧
但实际运用中依然存在不足，如需要大量添加Fe2+和
，
H202，处理成本高；羟基自由基衰减速率快，造成氧化反应速率低；产生污泥量大，易产生二次污染。为了克服这些缺点，国内外正采用电芬顿氧化法来提高处理效果，通过电化学法来持续产生Fe2+和H202,反应后能大量生成具有高活性的羟基自由基，提高氧化反应效率[4]。
臭氧氧化法是利用臭氧作为强氧化剂，在理想的反应条件下，可把废液中的难降解有机物氧化成最高氧化态，对有机物有强烈的降解作用和消毒杀菌作用。其中，臭氧的氧化能力仅次于氟，比氧、氯及高锰酸钾等常用的氧化剂都高。目前，在利用臭氧法处理开发废液时，依然存在不足，如臭氧对污染的去除表现出选择性，羟基自由基生成速率低等间题。为了克服这些缺点，国内外正采用臭氧催化氧化法，通过臭氧与活性荧的联用技术，促进臭氧分解生成羟基自由基，提高处理效率
电化学氧化法是通过电极氧化反应去除废液中污染物，具
有氧化、还原、累、气浮等功能的方法。以铁电极为例，反应过
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