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頁巖氣壓裂返排液也要零排放?
文章來源: 膜法水處理札記 作者:六爺     發布日期: 2020-04-07    瀏覽: 4357

09年以來,國內開始籌劃頁巖氣資源調查、勘探、開發。隨著這么多年行業的發展,資源勘探開發技術日益成熟,與此同時,頁巖氣資源開發帶來的水資源挑戰和環境污染,目前已然成了新的焦點。

國內頁巖氣資源的分布,主要在四川、重慶、新疆、貴州、內蒙、陜西等地。頁巖氣一般采用水利壓裂開采,生產過程中需要耗費大量水資源,由此產生的壓裂返排液則是目前主要的待處理工業廢水。

頁巖氣的返排液很有特點:含鹽量高,Cl-含量高,鈣鎂離子含量高,重金屬含量高, COD含量高,成分復雜;水質因地域不同波動非常大,水量不穩定等。

例如:四川某返排液水質組成



基于這些特點,以至于返排液在初期處理時,很多同行把它與垃圾滲濾液、循環冷卻排污水同類對比來處理。

壓裂返排液的主要處理方式:回注、回用、達標外排。三種方式,可以算三個逐步發展的過程。

回注方式早期用的比較多,很多時候要外運到回注站,回注處理能力常規很難滿足返排水處理量的要求,且成本高、地下水環境風險不明確。

其次是簡單處理后回用,不涉及脫鹽,目前有些地方還在用,比如:處理的返排液用于配置壓裂液等。隨著資源的開采,常規的處理回用工藝,氯離子、COD等會累積,造成回用成本會越來越高。

簡單處理后的回注、回用工藝,整體跟目前的填埋場垃圾滲濾液濃水回灌有些類似,能解燃眉之急,但是長期而言,依然存在風險。

系統進入產氣期后,回用需求會逐漸減小直至消失,所以近些年,另一方面隨著政策的要求,國內如貴州、云南、四川等很多地方政策已經要求深度處理后達標排放。

現在國內環保要求提高,如限鹽或氯化物排放指標的省份也越來越多,地方政策不一樣,所以處理工藝的配套也就不一樣。

國內某些地區,達標排放滿足《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準排放限值,處理后的水可以選擇性回用。部分回用于項目生產配藥用水、制磚生產用水、車間地面沖洗用水,剩余用作鉆井用水。

介于國內冶金、化工、電鍍等眾多行業廢水的環保處理技術日益成熟,近零排放/零排放熱潮席卷全國,要求達標排放的壓裂返排液也難以幸免。



頁巖氣系統工業廢水達標排放處理工藝,可以說涉及了目前很多零排放系統中的常用技術,如:氣浮技術、氧化技術、絮凝沉淀技術、蒸餾技術、膜技術、生化技術、蒸發技術等。

膜技術中,涉及了微濾、超濾、RO、DT/ST、電驅動膜、正滲透、MD等技術。一部分作為過濾等預處理工藝,一部分則作為主要的脫鹽、濃縮工藝,其中脫鹽是返排液達標排放的核心處理過程之一。

顯然在脫鹽、濃縮工藝部分,最常見的就是RO、DT/ST、ED三種工藝。配套時可以是其中一種工藝,也可以是彼此間的工藝組合。目前這些工藝在返排液中也開展了很多實質性的工作。

目前返排液雙膜法工藝應用較多,脫鹽、濃縮工藝多為RO、DT工藝,如天科頁巖壓裂返排液治理項目、鄂爾多斯邦宇泰、涪陵頁巖氣田、蘇里格氣田、西南某油氣田公司、內蒙古恒盛環保等。


以鄂爾多斯某返排液處理系統為例:



上述工藝處理后,滿足達標排放標準,達標后的出水可以回用。另外MVR系統中冷凝水滿足《城市污水再生利用 城市雜用水水質》(GB/T 18920-2002)中綠化水質標準。

根據工藝分析,壓裂返排液處置達標排放,RO濃縮液經蒸發會產生對應的結晶鹽,該系統結晶鹽為危廢,還需進一步委外處理。

另一方面,作為目前主流脫鹽、濃縮工藝之一的ED技術,目前在返排液中也有嘗試,以某返排液中試系統為例:



頁巖氣井區項目地一般位置偏遠,有效利用面積有限,返排液處理設備應采用便捷模塊化設計,如目前流行的集裝箱式一體化設備,以便于施工安裝和使用。

盡管返排液還未實現真正意義上的零排放應用,但是返排液的深度處理已經拉開序幕!

向近零排放、零排放方向看齊!


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