壓裂返排液污水處理——電絮凝設備的應用

一.概述：

    壓裂工藝是油氣田開發中的一個重要部分，壓裂的目的主要是改善油氣層滲透能力和解堵等，在新井試油、老區油井挖潛和單井增產中占有不可替代的位置。因此應用比較普遍，但壓裂作業過程中產生的返排廢液是油田一個不容忽視的污染源。目前，因無合適便捷的低成本處理方法，幾乎各油田都采取在油田邊遠地區挖池堆土進行集中存放。隨著國家環保力度的加大，油井壓裂作業返排廢液的處理，日益受到各油田的重視。

二.工作原理：
油井壓裂作業返排廢液是一種復雜的多相分散體系，既有從地層深處帶出的粘土顆粒和巖屑，也含有原油及壓裂液中的有機和無機添加劑等污染物質，組成極為復雜。有機添加劑多為苯系衍生物和多環烴化合物，用用生化降解法和普通化學法難以降解。主要添加劑陰離子聚丙烯酰胺，主鏈為碳碳鏈，側鏈為酰胺基或水解后的羧基，按照有機化學理論，主鏈為碳碳鏈的化合物穩定性高，不易降解必須進行強氧化降解。特別是注聚壓裂解堵的注入井的返排液為灰黑色溶液，具有刺激性臭味，這是硫酸鹽還原菌代謝的產物。給處理工作帶來很多困難。

三.功能作用：

 經過調節處理后的壓裂返排液采用電絮凝技術進行處理。

 根據大量的試驗驗證電化學/電絮凝對于廢水中的各類雜質物質去除效果如下： 
（1）油 
含油污水根據其來源不同，水體中油污染物的成分和存在狀態也不同。油在污水水體中存在形式大致有以下5種：懸浮油、分散油、乳化油、溶解油、油—固體物。其中，懸浮油、分散油、油-固體物均可通過簡單的機械分離或氣浮分離得到較好的去除。難于處理的油的種類為乳化油，油在水中呈乳液狀，易形成O/W型乳化微粒，粒徑小于1μm，表面常常覆蓋一層帶負電荷的雙電層，體系較穩定，不易上浮于水面，較難處理。電化學利用其強電場的作用可以使帶電的乳化油微粒發生定向遷移，在電極板表面中和電核，實現脫穩聚合，同時電解產生的高效絮凝基團也可以非常好的破壞油滴的雙電層結構，實現破乳的作用，再協同反應產生的大量微氣泡破乳后的油滴氣浮去除，其去除率可達到90%以上。
從實踐經驗驗證，針對與油田采油污水及煉油廠含油污水，在進水油含量幾百—幾萬mg/L的情況下，出水均可以達到50mg/L以下。
（2）COD
工業污水中的有機物種類繁多，成分也非常復雜，根據不同行業其有機物種類各不相同。根據其溶解性的不同，可以分為溶解性有機物和非溶解性有機物，根據其可生化性又可分為易于生物降解有機物和難于生物降解有機物。電化學技術對于高濃度、難于生化降解類有機物有較好的去除效果。電化學技術利用高效電解絮凝作用，生成吸附性*的高活性絮凝基團。對于非溶解性高分子有機物有較好的去除效果。同時，與電氣浮和電氧化作用相結合，可以進一步提高其對于有機物的去除率，尤其是對于難于生化降解的有機物，可以通過強氧化切斷化學鍵，提高有機物的可生化性，再結合生化處理方法可以達到充分降解COD的目的。 
    電化學技術針對于COD的去除率根據不同的水質情況，去除率一般在30%—80%。
（3）濁度、懸浮物 
電化學技術因其高效的絮凝作用，對于水中的膠體顆粒和各種雜質顆粒均可實現非常好的吸附絮凝作用，使水中的微小顆粒聚合成較大絮團，形成的絮團比投加絮凝劑形成的絮團更大、更密實，從而利于沉降截留從水中分離。電化學技術處理出水結合沉淀、過濾技術可以使出水濁度控制在3NTU以下，若原水濁度非常高（>100NTU）,則只需簡單的改變運行參數即可，達到與處理較低濁度水時同樣的絮凝效果。