頁巖氣壓裂返排液處理新技術

較常規天然氣相比，由于頁巖地層滲透 率很低，開發難度很大。因此水力壓裂是開 發頁巖氣的主要手段，但壓裂施工后返排液的處理卻難以達到環保要求。 壓裂返排液具有粘度大、穩定性高、懸 浮物多、礦化度高和成分復雜等特點。若不 進行妥善處理，對頁巖氣開發的長遠發展將 造成不可估量的損失。因此，研究頁巖氣壓 裂返排液處理技術，對于緩解開發區塊的環境問題顯得格外重要，同時對于保障頁巖氣 的正常生產和可持續發展具有重要意義。

國內對壓裂返排液的處理方法主要是自 然風干和化學處理，自然風干是將壓裂返排 液儲存在專門的返排液池中，采取自然蒸發 的方法進行干化，最后直接填埋。這種方式 不僅耗費大量時間，而且填埋后的污泥塊依 然會滲濾出油、重金屬、醛、酚等污染物， 存在嚴重的二次污染。

化學處理是將返排液集中進行加藥絮 凝、過濾等預處理，然后將返排液回注到地層中，這種方法的處理工藝流程復雜，應用 范圍有一定的局限性。由于國內頁巖氣的開采地區均屬于新開發區塊，附近沒有合適的 回注井，需要運輸至較遠的井場，此方式將 無形中增加了處理成本。

為了保護生態環境的需要，促進頁巖氣 進入更好更快地發展，因此研究壓裂返排液 處理的新技術勢在必行。近年來，國內外研究開發出一些壓裂返排液處理的新技術，如MVR蒸餾技術、電絮凝技術和臭氧催化氧化技術。這些新技術能有效處理壓裂返排液，去除石油類、懸浮物以及難降解有機物，無論從經濟上還是從處理效果上，都能達到重復利用要求和排放標準，現針對這些新技術做進一步的闡述。

MVR蒸發技術

M V R （ M e c h a n i c a l V a p o r Recompression）是指機械式蒸汽再壓縮，該技術是重新利用自己產生的二次蒸汽能量，從而減少對外界能源需求的一項節能技術。 MVR蒸餾由蒸發器、換熱器、壓縮機及離心機等部件構成，主要去除壓裂返排液中的重金屬離子，從而降低總礦化度。

具體工作原理是利用從蒸發器蒸發出來的二次蒸汽，經過壓縮機壓縮，壓力和溫度得到升高，同時熱焓增加。然后送到蒸發器的加熱室作為加熱蒸汽的熱源使用，使液體維持沸騰狀態，而壓縮后的蒸汽將被冷凝成蒸餾水。這樣原先要被廢棄的蒸汽得到了充分的利用，回收了潛熱，提高了熱利用效率。

MVR蒸餾技術相比傳統蒸餾技術，在能源節約上的優勢體現在：蒸汽被加熱室利用一次后，產生的二次蒸汽中蘊含大部分的低品質能量，經過壓縮機收集起來，并在花費很小電能的基礎上，將這部分二次蒸汽提高為高品質能量，送回蒸發器作為熱源使用，因此可以達到能量循環利用的目的。

多年來，邁源持續創新，對傳統蒸發系統進行優化設計和配置，以板式MVR強制循環蒸發系統為核心處理設備，結合均質除硬、除油、破膠軟化、反滲透等技術，實現油氣田鉆采廢水全量化處置，最終產水達標排放或回用。壓裂返排液經過處理后，就能得到純凈的蒸餾水，而留下的是少量濃縮的鹽溶液，其中包含壓裂過程中的所有污染物和殘留物。目前，邁源已在全國成功實施了10多個鉆采廢水處置項目。

邁源工藝流程采用模塊式組合，可適應不同礦區、不同壓裂工藝產生的不同性質的鉆采廢水處理要求。產品高度集成，設備占地面積小，體積僅為同類產品的1/3，存液量小，能量損失低，可實現就地快速、高效處理，確保出水水質滿足排放或回用標準。

電絮凝技術

電絮凝技術是利用電能的作用，在反應過程中同時具有電凝聚、電氣浮和電化學的協同作用，由電源、電絮凝反應器、過濾器等部件構成，主要去除壓裂返排液中的懸浮物和重金屬離子。

具體工作原理是首先在電源的作用下， 利用鐵板或鋁板作為電絮凝反應器的陽極，經過電解后陽極失去電子，發生氧化反應而產生鐵、鋁等離子。然后經過一系列水解、聚合及亞鐵的氧化反應生成各種絮凝劑，如羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物，使污水中的膠體污染物、懸浮物在絮凝劑的作用下失去穩定性。最后脫穩后污染物與絮凝劑之間發生互相碰撞，生成肉眼可見的大絮體，從而達到分離。

臭氧催化氧化技術

臭氧催化氧化技術是利用臭氧與活性炭聯用的處理技術，由催化反應器、空氣氣源處理系統、冷卻水系統、臭氧發生器等部件組成，主要用來去除壓裂返排液中的難降解有機物和細菌。

傳統的臭氧氧化技術是利用臭氧超強的氧化能力，打斷各種難降解有機物的碳鏈結合鍵，使其快速氧化，合成為新的化合物。與常用的化學氧化劑相比，臭氧氧化電位為2.07V，作為氧化電位最高、氧化能力最強的物質，因此常用作處理難降解有機物。

但是傳統的臭氧氧化技術在應用范圍上有一定的局限性，在處理過程中，臭氧對污染物的去除表現出選擇性，將優先與反應速率快的污染物進行反應而將其去除，從而使反應速率低的污染物不能被去除。但是羥基卻可以避免此問題，因此臭氧要與其他氧化技術組成催化氧化體系，其中臭氧與活性炭就是典型的聯用技術。該技術采用活性炭表面附載納米MnO2金屬氧化物作為催化劑，以提高其催化活性。