頁巖氣開采廢液無害化處理

23/27頁巖氣開采廢液無害化處理第一部分頁巖氣開采廢液組成及特征分析 2第二部分廢液處理技術(shù)概述 4第三部分物理處理技術(shù) 7第四部分化學(xué)處理技術(shù) 10第五部分生物處理技術(shù) 14第六部分廢液資源化利用 17第七部分處理后廢液達(dá)標(biāo)排放 20第八部分無害化處理技術(shù)評價(jià) 23

第一部分頁巖氣開采廢液組成及特征分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【頁巖氣開采廢液主要成分】：

1.含鹽廢水：總?cè)芙夤腆w（TDS）高，主要含有氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等鹽類。

2.有機(jī)廢水：富含油氣田地層水和頁巖破碎時(shí)產(chǎn)生的有機(jī)物，包括烴類、酚類、醇類等。

3.放射性廢水：含有鐳-226、鐳-228等放射性物質(zhì)，對環(huán)境和人體健康構(gòu)成威脅。

【頁巖氣開采廢液污染物特征】：

頁巖氣開采廢液組成及特征分析

1.水力壓裂液組成

水力壓裂液是頁巖氣開采過程中用于壓裂地層的液壓流體，主要成分包括：

*基礎(chǔ)液：通常為水或鹽水，占水力壓裂液體積的90%以上。

*支撐劑：以石英砂為代表，用于支撐裂縫并防止其閉合，占水力壓裂液體積的5%~15%。

*化學(xué)添加劑：種類繁多，功能各異，包括：

*凝膠劑：增加水力壓裂液的黏度，增強(qiáng)支撐劑的運(yùn)移和沉積。

*緩蝕劑：防止腐蝕設(shè)備和管道。

*表面活性劑：降低油氣與水的界面張力，增強(qiáng)流體可采收性。

*細(xì)菌抑制劑：抑制微生物活動(dòng)，防止形成生物堵塞。

2.頁巖氣開采廢液特征

頁巖氣開采廢液是指水力壓裂后從井中排出的流體，其主要特征如下：

2.1.高鹽度

頁巖氣開采區(qū)域的地層鹽度較高，水力壓裂液中的鹽分在流經(jīng)地層時(shí)溶解更多的鹽分，導(dǎo)致廢液鹽度顯著增加，通常達(dá)到數(shù)千至上萬毫克每升（mg/L），甚至更高。

2.2.高總?cè)芙夤腆w（TDS）

TDS指水中所有溶解物質(zhì)的總量，單位為mg/L。頁巖氣開采廢液中的TDS主要包括鹽分、金屬離子、有機(jī)物等，通常在數(shù)千至上萬mg/L。

2.3.高COD和BOD

COD（化學(xué)需氧量）和BOD（生物需氧量）反映廢液中可生物降解有機(jī)物的含量。頁巖氣開采廢液中的COD和BOD通常在數(shù)百至數(shù)千mg/L，表明廢液中存在大量的有機(jī)污染物。

2.4.高懸浮物

水力壓裂液中加入的支撐劑以及地層中的細(xì)小顆粒會(huì)在壓裂過程中被帶入廢液中，形成懸浮物。頁巖氣開采廢液中的懸浮物含量通常在數(shù)百至數(shù)千mg/L。

2.5.含有重金屬和放射性物質(zhì)

頁巖地層中存在一定量的重金屬和放射性元素，在水力壓裂過程中會(huì)溶解或釋放到廢液中。

2.6.復(fù)雜的有機(jī)物組成

頁巖氣開采廢液中含有大量復(fù)雜的有機(jī)物，包括烷烴、芳烴、環(huán)烷烴、酚類、有機(jī)酸等，這些有機(jī)物對環(huán)境和人體健康具有潛在危害。

2.7.腐蝕性和毒性

頁巖氣開采廢液中含有大量的鹽分、金屬離子、有機(jī)物等，具有腐蝕性和毒性，對設(shè)備、管道、環(huán)境和人體健康均構(gòu)成威脅。第二部分廢液處理技術(shù)概述關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)膜分離技術(shù)

1.通過半透膜的選擇性分離作用，將廢液中的污染物截留，實(shí)現(xiàn)廢液的凈化和濃縮。

2.常用膜分離技術(shù)包括反滲透、納濾和超濾，可根據(jù)廢液中污染物的性質(zhì)和濃度選擇合適的膜分離技術(shù)。

3.膜分離技術(shù)具有能耗較低、操作簡單、適宜大規(guī)模廢液處理的優(yōu)點(diǎn)。

吸附技術(shù)

廢液處理技術(shù)概述

一、廢液處理技術(shù)分類

頁巖氣開采廢液處理技術(shù)主要分為物理處理、化學(xué)處理和生物處理三大類。

（一）物理處理

物理處理技術(shù)通過物理手段分離廢液中的固體顆粒、油污等污染物，主要包括沉淀、絮凝、過濾、膜分離等工藝。

*沉淀：通過重力作用使廢液中的固體顆粒沉降，形成沉淀物。

*絮凝：加入化學(xué)藥劑（絮凝劑）促進(jìn)廢液中的膠體和微小顆粒聚結(jié)成絮狀體，提高沉淀效率。

*過濾：利用濾膜或?yàn)V料截留廢液中的固體顆粒，達(dá)到固液分離的目的。

*膜分離：利用半透膜或選擇性分離材料，在壓力差的作用下將廢液中的不同組分進(jìn)行分離。

（二）化學(xué)處理

化學(xué)處理技術(shù)通過化學(xué)反應(yīng)將廢液中的污染物轉(zhuǎn)化為無害或易處理的物質(zhì)，主要包括中和、氧化還原、吸附、離子交換等工藝。

*中和：加入酸或堿調(diào)節(jié)廢液的pH值，使污染物轉(zhuǎn)化為可溶或不可溶的形式，便于后續(xù)處理。

*氧化還原：通過氧化劑或還原劑的參與，將廢液中的有機(jī)物或無機(jī)物轉(zhuǎn)化為無害或易處理的物質(zhì)。

*吸附：利用吸附劑（如活性炭、沸石）表面積大、孔隙多的特性，吸附廢液中的污染物。

*離子交換：利用離子交換樹脂將廢液中的目標(biāo)離子與樹脂上的可交換離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除污染物的目的。

（三）生物處理

生物處理技術(shù)利用微生物的代謝活動(dòng)，將廢液中的有機(jī)物分解為無害的物質(zhì)，主要包括活性污泥法、生物膜法、厭氧消化等工藝。

*活性污泥法：利用活性污泥中的微生物，通過曝氣提供氧氣，將廢液中的有機(jī)物氧化分解。

*生物膜法：微生物附著在填料或載體表面形成生物膜，通過生物膜的代謝活動(dòng)分解有機(jī)物。

*厭氧消化：在缺氧條件下，厭氧微生物通過厭氧發(fā)酵將廢液中的有機(jī)物分解為甲烷、二氧化碳等產(chǎn)物。

二、技術(shù)選擇原則

廢液處理技術(shù)的選擇取決于廢液的特性、處理目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響等因素。一般來說，應(yīng)遵循以下原則：

*優(yōu)先采用物理處理：物理處理技術(shù)簡單、成本低廉，適用于處理固體顆粒含量高、油污含量低的廢液。

*化學(xué)處理結(jié)合物理處理：對于污染物濃度高、性質(zhì)復(fù)雜的廢液，可采用化學(xué)處理與物理處理相結(jié)合的方式，提高處理效率。

*生物處理作為后續(xù)處理：生物處理對廢液中的有機(jī)物具有良好的去除效果，可作為物理處理或化學(xué)處理的后續(xù)處理手段，進(jìn)一步降低廢液中的有機(jī)物含量。

*考慮經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響：在滿足處理目標(biāo)的前提下，應(yīng)綜合考慮技術(shù)成本、能耗、環(huán)境影響等因素，選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。

三、廢液處理工藝流程

廢液處理工藝流程一般包括以下步驟：

1.預(yù)處理：去除廢液中的懸浮物、油污等大顆粒雜質(zhì)，為后續(xù)處理環(huán)節(jié)做好準(zhǔn)備。

2.一級處理：采用物理處理技術(shù)，去除廢液中的固體顆粒、油污等污染物。

3.二級處理：采用化學(xué)處理或生物處理技術(shù)，進(jìn)一步去除廢液中的溶解性有機(jī)物、無機(jī)物和重金屬等。

4.深度處理：采用離子交換、電滲析等技術(shù)，去除廢液中的微量污染物，達(dá)到更高的處理要求。

5.達(dá)標(biāo)排放或資源化利用：處理后的廢液達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，可直接排放或進(jìn)行資源化利用，如灌溉用水、工業(yè)用水等。第三部分物理處理技術(shù)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)重力沉淀

1.通過重力沉降將廢液中的固體懸浮物和顆粒物沉降分離，減少廢液中固體含量。

2.常采用沉淀池、斜管沉淀器或旋流沉淀器等沉淀設(shè)備。

3.沉淀效率受廢液性質(zhì)、沉淀時(shí)間、沉淀劑和絮凝劑的影響，需要優(yōu)化處理?xiàng)l件。

氣浮分離

1.向廢液中注入空氣或其他氣體，形成微細(xì)氣泡，使固體懸浮物和顆粒物附著在氣泡上。

2.利用氣泡的浮力將附著的固體物質(zhì)帶至水面，形成浮渣層。

3.常用于去除廢液中細(xì)小、密度接近水的固體物質(zhì)，提高固液分離效率。

過濾

1.通過多孔介質(zhì)分離廢液中的固體顆粒，介質(zhì)孔徑根據(jù)固體粒徑選擇。

2.常用濾池、濾膜、壓濾機(jī)等過濾設(shè)備。

3.過濾效率受廢液性質(zhì)、濾料類型和過濾壓力等因素影響，需要合理選擇過濾參數(shù)。

膜分離

1.利用半透膜的篩分作用，分離廢液中的不同組分，膜孔徑可選擇性截留不同粒徑的物質(zhì)。

2.常見膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透。

3.膜分離技術(shù)能有效去除廢液中的離子、有機(jī)物和膠體，具有高效、節(jié)能、可回收等優(yōu)點(diǎn)。

離心分離

1.利用離心力將廢液中的固體懸浮物和顆粒物分離，固體顆粒向離心機(jī)轉(zhuǎn)軸外緣沉積。

2.常采用碟式離心機(jī)、管式離心機(jī)或臥螺離心機(jī)。

3.離心分離效率受離心力、轉(zhuǎn)速和廢液粘度等因素影響，需要優(yōu)化離心參數(shù)。

電絮凝

1.在廢液中通入電極，利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的絮凝劑或微小氣泡，促進(jìn)廢液中膠體和懸浮物的絮凝沉淀。

2.電絮凝效率受電解電極類型、電解電流和電壓等因素影響。

3.具有去除細(xì)小顆粒、COD和色度的優(yōu)點(diǎn)，適用于難以降解的廢液處理。物理處理技術(shù)

物理處理技術(shù)是一種通過物理手段分離或去除廢液中污染物的處理方法，主要包括：

1.沉淀澄清

沉淀澄清是利用重力作用，使廢液中的懸浮顆粒在一定時(shí)間內(nèi)沉降至底部或漂浮到水面，從而分離固體顆粒和液體的方法。常用的沉淀澄清設(shè)備包括沉淀池、斜管沉淀池和管束式沉淀池等。

沉淀澄清效果受廢液性質(zhì)、沉淀池類型、投加絮凝劑和混凝劑等因素的影響。通過優(yōu)化這些參數(shù)，可以有效提高沉淀澄清效率。

2.過濾

過濾是利用多孔介質(zhì)阻擋廢液中顆粒雜質(zhì)而實(shí)現(xiàn)固液分離的方法。常用的過濾設(shè)備包括砂濾器、多介質(zhì)濾器、活性炭濾器和反滲透膜等。

過濾的處理效果受濾料類型、顆粒大小、濾速等因素的影響。通過選擇合適的濾料和控制過濾條件，可以高效去除廢液中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)。

3.吸附

吸附是利用吸附劑吸附廢液中污染物，從而實(shí)現(xiàn)污染物去除的方法。常用的吸附劑包括活性炭、生物炭、黏土礦物和離子交換樹脂等。

吸附劑的吸附能力受其比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)等因素的影響。通過選擇合適的吸附劑和優(yōu)化吸附條件，可以有效去除廢液中的有機(jī)物、重金屬等污染物。

4.萃取

萃取是利用溶劑與廢液之間的親和力差異，將廢液中的污染物轉(zhuǎn)移到溶劑中的方法。常用的萃取劑包括有機(jī)溶劑、離子交換劑和表面活性劑等。

萃取的處理效率受溶劑性質(zhì)、萃取溫度、萃取時(shí)間等因素的影響。通過選擇合適的萃取劑和優(yōu)化萃取條件，可以有效去除廢液中的難溶性有機(jī)物、重金屬等污染物。

5.蒸餾

蒸餾是利用液體混合物的沸點(diǎn)差異，將廢液中的揮發(fā)性組分從非揮發(fā)性組分中分離出來的方法。常用的蒸餾設(shè)備包括常壓蒸餾塔、減壓蒸餾塔和薄膜蒸餾器等。

蒸餾的處理效果受廢液組分、蒸餾溫度、蒸餾壓力和蒸餾塔結(jié)構(gòu)等因素的影響。通過優(yōu)化這些參數(shù)，可以有效分離廢液中的揮發(fā)性有機(jī)物、水和其他組分。

6.膜分離

膜分離是利用半透膜的選擇性透過性，將廢液中的不同組分分離出來的方法。常用的膜分離技術(shù)包括微濾、超濾、納濾和反滲透等。

膜分離的處理效果受膜的孔徑、膜的材料和廢液性質(zhì)等因素的影響。通過選擇合適的膜和優(yōu)化分離條件，可以有效去除廢液中的懸浮顆粒、溶解物質(zhì)和離子。

物理處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：

*操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；

*處理效率高，可有效去除廢液中的污染物；

*能耗較低，運(yùn)行成本相對較低；

*可與其他處理技術(shù)相結(jié)合，形成綜合處理系統(tǒng)。

物理處理技術(shù)的缺點(diǎn)：

*產(chǎn)生的污泥量較大，需要進(jìn)一步處理；

*處理受廢液性質(zhì)的影響，對某些廢液處理效果可能不佳；

*膜分離技術(shù)需要定期更換膜元件，運(yùn)行成本可能較高。

總之，物理處理技術(shù)是頁巖氣開采廢液無害化處理的重要手段，通過優(yōu)化處理工藝和選擇合適的處理設(shè)備，可以有效去除廢液中的污染物，實(shí)現(xiàn)廢液的無害化處理和資源化利用。第四部分化學(xué)處理技術(shù)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)電化學(xué)處理

1.通過電化學(xué)氧化-還原反應(yīng)，將廢液中的有機(jī)物降解為無機(jī)物，從而實(shí)現(xiàn)廢液的無害化處理。

2.具有處理效率高、能耗低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，可根據(jù)廢液性質(zhì)選擇合適的電極材料和工藝條件。

3.結(jié)合絮凝沉淀、吸附等其他處理技術(shù)，可進(jìn)一步提高電化學(xué)處理的效率和效果。

化學(xué)沉淀

1.利用化學(xué)試劑與廢液中的雜質(zhì)離子反應(yīng)，形成不溶性沉淀，通過沉淀分離的方法去除雜質(zhì)。

2.針對不同廢液成分，可選擇合適的化學(xué)試劑，如石灰、氫氧化鈉、硫酸鋁等。

3.化學(xué)沉淀處理成本相對較低，操作簡單，但可能產(chǎn)生大量沉淀物，需要后續(xù)處置。

化學(xué)氧化

1.利用強(qiáng)氧化劑，如過氧化氫、臭氧、高錳酸鉀等，對廢液中的有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)，使其分解為無害物質(zhì)。

2.氧化過程可有效去除廢液中的COD、BOD等污染物，提高廢液的處理效率。

3.化學(xué)氧化處理成本較高，需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，同時(shí)可能產(chǎn)生二次污染物。

化學(xué)還原

1.利用強(qiáng)還原劑，如亞硫酸鈉、硫化氫等，對廢液中的重金屬離子進(jìn)行還原反應(yīng)，使其轉(zhuǎn)化為低毒或無毒形態(tài)。

2.化學(xué)還原處理可有效去除廢液中的重金屬污染，但需要嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，同時(shí)可能產(chǎn)生二次污染物。

3.結(jié)合其他處理技術(shù)，如離子交換、吸附等，可提高化學(xué)還原處理的效率和效果。

化學(xué)中和

1.利用酸或堿調(diào)節(jié)廢液的pH值，使其達(dá)到中性或微堿性，從而降低廢液的腐蝕性和毒性。

2.化學(xué)中和處理操作簡單，成本較低，但可能產(chǎn)生廢鹽，需要后續(xù)處置。

3.結(jié)合其他處理技術(shù)，如絮凝沉淀、吸附等，可進(jìn)一步提高化學(xué)中和處理的效率和效果。

化學(xué)吸附

1.利用活性炭、離子交換樹脂等吸附劑，吸附廢液中的有機(jī)物、重金屬離子等污染物。

2.吸附過程可有效去除廢液中的難降解有機(jī)物，同時(shí)還能去除重金屬離子。

3.吸附劑的選擇和再生方式影響吸附處理的效率和成本，需要根據(jù)廢液性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化?；瘜W(xué)處理技術(shù)

化學(xué)處理技術(shù)是頁巖氣開采廢液無害化處理的重要手段之一，其原理是通過化學(xué)反應(yīng)將廢液中的污染物轉(zhuǎn)化為無害或低毒物質(zhì)。主要化學(xué)處理技術(shù)包括：

1.堿沉淀法

堿沉淀法是利用堿的強(qiáng)堿性，將廢液中的金屬離子沉淀為氫氧化物。該方法適用于去除廢液中的重金屬離子、鐵離子等。最常用的堿沉淀劑為氫氧化鈉、氫氧化鈣和氫氧化鎂。

反應(yīng)原理：

```

M"++2OH-→M(OH)2↓

```

其中，M"+代表重金屬離子。

2.酸沉淀法

酸沉淀法是利用酸的強(qiáng)酸性，將廢液中的碳酸鹽、硫酸鹽和磷酸鹽等離子沉淀為相應(yīng)的酸式鹽。該方法適用于去除廢液中的鈣離子、鎂離子、硫酸根離子等。最常用的酸沉淀劑為硫酸、鹽酸和硝酸。

反應(yīng)原理：

```

CaCO3+2H+→Ca2++H2O+CO2↑

```

3.化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是利用氧化劑將廢液中的有機(jī)物氧化為無害或低毒物質(zhì)。該方法適用于去除廢液中的酚類、有機(jī)酸、油類等。最常用的氧化劑為高錳酸鉀、雙氧水和臭氧。

反應(yīng)原理：

```

2MnO4-+5C2H5OH+6H+→2Mn2++10CO2+8H2O

```

4.化學(xué)還原法

化學(xué)還原法是利用還原劑將廢液中的重金屬離子還原為低價(jià)態(tài)，從而使其毒性降低。該方法適用于去除廢液中的鉻離子、汞離子等。最常用的還原劑為硫化鈉、亞硫酸鈉和鐵粉。

反應(yīng)原理：

```

Cr6++3Fe2+→Cr3++3Fe3+

```

5.電化學(xué)法

電化學(xué)法是利用電化學(xué)反應(yīng)去除廢液中的污染物。該方法適用于去除廢液中的重金屬離子、有機(jī)物等。電化學(xué)法主要包括電解法、電解沉積法和電催化法。

反應(yīng)原理：

```

2H2O→O2+4H++4e-(電解)

```

工程實(shí)例

某頁巖氣開采廢液化學(xué)處理工程采用堿沉淀法+化學(xué)氧化法，處理規(guī)模為500m3/d。廢液主要污染物為重金屬離子、酚類和有機(jī)酸。

*堿沉淀法：采用氫氧化鈉作為沉淀劑，將廢液中的重金屬離子沉淀為氫氧化物。沉淀物經(jīng)脫水處理后，送至危廢填埋場。

*化學(xué)氧化法：采用高錳酸鉀作為氧化劑，將廢液中的酚類和有機(jī)酸氧化為無害或低毒物質(zhì)。氧化后的廢液經(jīng)中和處理后，排入市政污水管網(wǎng)。

經(jīng)化學(xué)處理后，廢液的污染物濃度大幅降低，達(dá)到《綜合廢水排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)要求。

結(jié)論

化學(xué)處理技術(shù)是頁巖氣開采廢液無害化處理的重要技術(shù)手段，具有高效、經(jīng)濟(jì)、適用范圍廣的特點(diǎn)。通過采用合適的化學(xué)處理技術(shù)，可以有效去除廢液中的污染物，確保廢液的達(dá)標(biāo)排放或安全處置。第五部分生物處理技術(shù)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【生物處理技術(shù)】

1.利用微生物的代謝活動(dòng)來分解廢液中的有機(jī)污染物。

2.處理過程簡單，經(jīng)濟(jì)性好，能有效去除廢液中的COD、BOD和氨氮等污染物。

3.生物處理技術(shù)包括好氧、厭氧和兼氧處理等多種方法，可根據(jù)廢液性質(zhì)選擇合適的處理工藝。

生物處理的類型

1.好氧處理：在有氧條件下，好氧微生物利用廢液中的有機(jī)物作為碳源和能量源進(jìn)行代謝，將有機(jī)物分解成二氧化碳和水。

2.厭氧處理：在厭氧條件下，厭氧微生物利用廢液中的有機(jī)物進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生甲烷、二氧化碳和水等產(chǎn)物。

3.兼氧處理：介于好氧和厭氧處理之間，在兼氧條件下，兼氧微生物利用廢液中的有機(jī)物進(jìn)行代謝，產(chǎn)生乙酸、丙酸和乳酸等產(chǎn)物。

生物處理工藝

1.活性污泥法：將廢水與活性污泥（含有大量微生物）混合，曝氣攪拌，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行代謝，生成污泥，污泥再通過沉淀分離后回流。

2.生物濾池法：將廢水通過填料層，填料上附著微生物，微生物利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行代謝，凈化后的廢水從濾池底部流出。

3.生物膜法：廢水流經(jīng)附著有微生物膜的載體，微生物膜利用廢水中的有機(jī)物進(jìn)行代謝，凈化后的廢水從載體表面流出。

影響生物處理效率的因素

1.pH值：最佳pH值范圍為6.5~8.5，pH值過高或過低都會(huì)影響微生物的代謝活性。

2.溫度：最佳溫度范圍為20~30℃，溫度過高或過低都會(huì)影響微生物的生長繁殖。

3.營養(yǎng)元素：微生物生長繁殖需要氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，營養(yǎng)元素不足會(huì)影響微生物的代謝活性。

生物處理的優(yōu)化策略

1.優(yōu)化接種方式：選擇合適的微生物菌種，并優(yōu)化接種濃度和接種時(shí)間，以提高生物處理效率。

2.調(diào)節(jié)操作參數(shù)：根據(jù)廢液性質(zhì)和微生物特性，調(diào)節(jié)pH值、溫度、營養(yǎng)元素等操作參數(shù)，以優(yōu)化微生物的代謝活性。

3.采用復(fù)合工藝：將生物處理與其他處理技術(shù)（如物理處理、化學(xué)處理）相結(jié)合，形成復(fù)合工藝，以提高處理效率和降低處理成本。生物處理技術(shù)在頁巖氣開采廢液處理中的應(yīng)用

引言

生物處理技術(shù)作為一種環(huán)境友好、低成本的廢水處理方法，在頁巖氣開采廢液無害化處理中發(fā)揮著重要作用。

生物處理原理

生物處理技術(shù)利用微生物的代謝活動(dòng)降解廢水中的有機(jī)物和污染物，使其轉(zhuǎn)化為無害或低害物質(zhì)。微生物利用有機(jī)物作為能量和碳源，在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，如氧氣、養(yǎng)分和pH值，將其分解為二氧化碳、水和無機(jī)鹽。

應(yīng)用工藝

頁巖氣開采廢液的生物處理主要采用活性污泥法和生物膜法。

*活性污泥法：將廢水與活性污泥混合，充分接觸，微生物在好氧條件下代謝廢水中的有機(jī)物。活性污泥通過沉淀分離，并循環(huán)用于后續(xù)處理。

*生物膜法：廢水通過附著有微生物的固定介質(zhì)，微生物形成生物膜，在好氧或厭氧條件下降解有機(jī)物。生物膜法包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和移動(dòng)床生物反應(yīng)器。

設(shè)計(jì)參數(shù)

生物處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)包括：

*微生物培養(yǎng)液（活性污泥或生物膜）的濃度

*有機(jī)負(fù)荷（單位時(shí)間內(nèi)處理的廢水有機(jī)物量）

*停留時(shí)間（廢水在系統(tǒng)中的停留時(shí)間）

*曝氣量（活性污泥法）

*pH值和溫度

處理效果

生物處理技術(shù)可有效去除頁巖氣開采廢液中的有機(jī)物，降低其生化需氧量（BOD）、化學(xué)需氧量（COD）、總有機(jī)碳（TOC）等污染指標(biāo)。

*活性污泥法處理后，BOD和COD可降低80%-95%，TOC可降低50%-70%。

*生物膜法處理效果與活性污泥法類似，但生物量較大，耐受沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。

工藝優(yōu)化

為了提高生物處理效率，可采取以下工藝優(yōu)化措施：

*優(yōu)化曝氣量和停留時(shí)間，以平衡微生物活性與廢水去除效率。

*使用高效微生物，如白腐菌、酵母菌等。

*結(jié)合其他處理工藝，如預(yù)處理、深度處理，提高整體處理效果。

污泥處理

生物處理過程中產(chǎn)生的污泥需進(jìn)行適當(dāng)處理，以避免二次污染。常見污泥處理方法包括：

*濃縮、脫水和焚燒

*土地利用（制肥）

*厭氧消化

結(jié)論

生物處理技術(shù)在頁巖氣開采廢液無害化處理中具有成本低、處理效果好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。通過工藝優(yōu)化和污泥合理處理，生物處理技術(shù)可有效降低廢液中的污染物濃度，滿足環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。第六部分廢液資源化利用關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【廢液資源化利用】

1.廢液中鉀離子資源化：頁巖氣開采廢液中富含鉀離子，可通過電滲析或離子交換等技術(shù)將其提取出來，制備成鉀肥或用于海水淡化。

2.廢液中鎂離子資源化：廢液中的鎂離子可通過沉淀法或離子交換法回收，并用于制作鎂合金、阻燃材料或藥品。

3.廢液中溴離子的資源化：Bromine-containingwastewatercanbetreatedwithoxidantstoproducebromine,whichisavaluablerawmaterialforthechemicalindustry.

1.廢液中水資源化：頁巖氣開采廢液經(jīng)處理后可達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可用于農(nóng)田灌溉、城市綠化或工業(yè)用水。

2.廢液中氣體資源化：廢液中的甲烷等可燃?xì)怏w可通過厭氧發(fā)酵或膜分離技術(shù)回收利用，作為清潔能源。

3.廢液中鹽資源化：廢液中的鹽分可通過蒸發(fā)結(jié)晶或逆滲透法提取出來，制成道路融雪劑或用于化工原料。廢液資源化利用

頁巖氣開采廢液資源化利用是指將廢液中具有一定價(jià)值的物質(zhì)提取出來，轉(zhuǎn)化為有用的資源。常見的方法有：

1.水的回用

廢液中的水含量較高，通過水處理技術(shù)，可以將廢液中的雜質(zhì)去除，將其凈化為工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉水或生活用水。例如，采用反滲透技術(shù)，可以去除廢液中的鹽分、重金屬等污染物，回收率可達(dá)90%以上。

2.無機(jī)鹽的回收

廢液中含有豐富的無機(jī)鹽，如氯化鈉、氯化鈣等。通過蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶等方法，可以將這些無機(jī)鹽分離出來，用于工業(yè)生產(chǎn)。例如，廢液中的氯化鈉可以用于制取純堿，氯化鈣可以用于道路除冰劑。

3.有機(jī)物的回收

廢液中含有少量有機(jī)物，如甲烷、乙烷等。通過溶劑萃取、吸附等方法，可以將這些有機(jī)物回收出來，用作燃料或化工原料。例如，廢液中的甲烷可以作為天然氣燃燒，乙烷可以作為乙烯生產(chǎn)的原料。

4.固體廢棄物的利用

廢液處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，如污泥、濾餅等，可以用于制作建筑材料、填埋物或土壤改良劑。例如，污泥可以作為磚瓦的原料，濾餅可以作為水泥生產(chǎn)的原料。

5.生物質(zhì)能利用

廢液中的有機(jī)物還可以通過厭氧發(fā)酵等方式轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣可以作為燃料或發(fā)電。例如，廢液中的甲烷和乙烷可以作為沼氣的原料，沼氣可以用于發(fā)電或作為廚房燃料。

廢液資源化利用的優(yōu)勢

*減少環(huán)境污染：資源化利用可以減少廢液排放，避免其對環(huán)境造成污染。

*降低處理成本：通過資源化利用，可以將廢液中的有價(jià)值物質(zhì)轉(zhuǎn)化為資源，降低廢液處理成本。

*增加經(jīng)濟(jì)效益：資源化利用可以產(chǎn)生額外的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)的盈利能力。

*節(jié)約資源：資源化利用可以減少對礦產(chǎn)資源的開采，節(jié)約自然資源。

*促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)：資源化利用符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，將廢棄物轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的資源，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。

廢液資源化利用的挑戰(zhàn)

*技術(shù)難度：廢液資源化利用技術(shù)難度較高，需要克服分離、提取、凈化和綜合利用等方面的難題。

*經(jīng)濟(jì)成本：資源化利用需要投入一定的資金和技術(shù)，可能存在經(jīng)濟(jì)效益不明顯的情況。

*市場需求：資源化利用需要考慮市場需求，確保回收的資源有穩(wěn)定的市場出路。

*政策支持：資源化利用需要政府出臺(tái)相應(yīng)的政策和法規(guī)，鼓勵(lì)和支持企業(yè)開展廢液資源化利用。

*環(huán)境影響：資源化利用過程中可能會(huì)產(chǎn)生新的污染物，需要進(jìn)行嚴(yán)格的環(huán)境評估和監(jiān)測。

廢液資源化利用的進(jìn)展

目前，頁巖氣開采廢液資源化利用技術(shù)仍在不斷發(fā)展，一些國家和地區(qū)已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。例如：

*美國：美國頁巖氣開采廢液資源化利用技術(shù)較為成熟，水回用率可達(dá)90%以上，無機(jī)鹽回收率可達(dá)50%以上。

*加拿大：加拿大頁巖氣開采廢液資源化利用以生物質(zhì)能利用為主，沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅速。

*中國：中國頁巖氣開采廢液資源化利用起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，水回用、無機(jī)鹽回收等技術(shù)逐步得到應(yīng)用。第七部分處理后廢液達(dá)標(biāo)排放關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【廢液預(yù)處理】

1.物理分離：利用沉降、過濾等方法去除懸浮固體和油脂，降低廢液濃度。

2.化學(xué)反應(yīng)：通過中和、氧化還原、吸附等技術(shù)去除有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)污染物。

3.生物處理：利用微生物降解有機(jī)物，減少廢液中的COD和BOD。

【膜分離技術(shù)】

處理后廢液達(dá)標(biāo)排放

頁巖氣開采廢液無害化處理后，須經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后方可排放。根據(jù)《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）要求，頁巖氣開采廢液排放標(biāo)準(zhǔn)如下：

|項(xiàng)目|排放標(biāo)準(zhǔn)|單位|

||||

|pH值|6.0～9.0|-|

|懸浮物|≤100|mg/L|

|石油類|≤10|mg/L|

|化學(xué)需氧量|≤100|mg/L|

|生物需氧量|≤50|mg/L|

|氨氮|≤10|mg/L|

|總砷|≤0.5|mg/L|

|總汞|≤0.01|mg/L|

|總鉻|≤1.0|mg/L|

|總鎳|≤1.0|mg/L|

|總鉛|≤0.5|mg/L|

|總鋅|≤2.0|mg/L|

達(dá)標(biāo)排放技術(shù)

為達(dá)到上述排放標(biāo)準(zhǔn)，頁巖氣開采廢液處理工藝一般包括以下步驟：

*預(yù)處理：去除廢液中的懸浮物、油脂等雜質(zhì)。

*一級處理：采用物理化學(xué)法去除廢液中的污染物，如絮凝沉淀、氣浮、吸附等。

*二級處理：采用生物法去除廢液中的可生化有機(jī)物，如活性污泥法、生物膜法等。

*三級處理：采用深度處理技術(shù)去除廢液中的難降解污染物，如反滲透、電滲析、離子交換等。

排放監(jiān)測

排放的廢液應(yīng)定期監(jiān)測，以確保其滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)測項(xiàng)目包括：

*pH值

*懸浮物

*石油類

*化學(xué)需氧量

*生物需氧量

*氨氮

*重金屬（如砷、汞、鉻、鎳、鉛、鋅）

監(jiān)測頻率根據(jù)廢液的排放量和污染物濃度確定。

其他注意事項(xiàng)

除了達(dá)標(biāo)排放外，還應(yīng)采取以下措施，最大程度降低頁巖氣開采廢液對環(huán)境的影響：

*減少廢液產(chǎn)生量：優(yōu)化鉆井和壓裂工藝，最大限度減少廢液產(chǎn)生。

*循環(huán)利用：在工藝允許的情況下，循環(huán)利用處理后的廢液，減少淡水消耗。

*建立應(yīng)急預(yù)案：制定廢液泄漏或溢出事故應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)采取措施，防止環(huán)境污染。

*公眾參與：加強(qiáng)與公眾的溝通和參與，增強(qiáng)公眾對廢液處理的信心和監(jiān)督。

通過采取綜合措施，頁巖氣開采廢液可以實(shí)現(xiàn)無害化處理和達(dá)標(biāo)排放，有效保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。第八部分無害化處理技術(shù)評價(jià)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)主題名稱：物理化學(xué)法處理

1.物理化學(xué)法處理主要包括吸附法、萃取法和離子交換法等。

2.吸附法利用活性炭等吸附材料去除廢液中的污染物，成本低廉，但吸附容量有限。

3.萃取法利用有機(jī)溶劑與廢液中的