一.概述:
壓裂工藝是油氣田開發(fā)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(qū)油井挖潛和單井增產(chǎn)中占有不可替代的位置。因此應用比較普遍,但壓裂作業(yè)過程中產(chǎn)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(qū)挖池堆土進行集中存放。隨著國家環(huán)保力度的加大,油井壓裂作業(yè)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(yè)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(zhì),組成極為復雜。有機添加劑多為苯系衍生物和多環(huán)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(cè)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(wěn)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(chǎn)物。給處理工作帶來很多困難。
三.功能作用:
經(jīng)過調(diào)節(jié)處理后的壓裂返排液采用電絮凝技術進行處理。
根據(jù)大量的試驗驗證電化學/電絮凝對于廢水中的各類雜質(zhì)物質(zhì)去除效果如下:
(1)油
含油污水根據(jù)其來源不同,水體中油污染物的成分和存在狀態(tài)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(wěn)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(fā)生定向遷移,在電極板表面中和電核,實現(xiàn)脫穩(wěn)聚合,同時電解產(chǎn)生的高效絮凝基團也可以非常好的破壞油滴的雙電層結(jié)構(gòu),實現(xiàn)破乳的作用,再協(xié)同反應產(chǎn)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(jīng)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(yè)污水中的有機物種類繁多,成分也非常復雜,根據(jù)不同行業(yè)其有機物種類各不相同。根據(jù)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(jù)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(jié)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(jié)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(jù)不同的水質(zhì)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(zhì)顆粒均可實現(xiàn)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(jié)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(shù)即可,達到與處理較低濁度水時同樣的絮凝效果。