涪陵地區(qū)頁巖氣開采固體廢物污染特性及資源化環(huán)境風險研究.pdf

1、頁巖氣屬于非常規(guī)油氣田，為國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)。根據《重慶市頁巖氣產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2015～2020年）》，2020年重慶市年產量將達到200億立方米，隨之將產生大量固體廢物，其中含有重金屬、多環(huán)芳烴、石油烴等多種污染物質，其成分復雜、污染嚴重，若處置不當，極易對環(huán)境造成污染。因此對頁巖氣開采固體廢物的污染特性和資源化環(huán)境風險開展研究是十分必要的。本論文通過資料調查和現場調研頁巖氣開采工藝，明確了固體廢物的產生節(jié)點和處理工藝;確定頁巖氣開采

2、固體廢物及處理后殘渣的污染特性;通過水槽浸出實驗，探索摻入固體廢物處理后殘渣的免燒磚中污染物的釋放過程和釋放機制;在此基礎上對應用于井場鋪墊場景下的免燒進行環(huán)境風險評估，確定出免燒磚中污染物質的濃度限值。主要得到以下結論。
　　(1)本文選取涪陵地區(qū)頁巖氣開采固體廢物作為研究對象，通過資料調查和現場調研確定清水鉆井巖屑產生在導管、一開及二開直井階段;水基鉆井巖屑產生在二開斜井階段;油基鉆井巖屑產生在三開水平井階段。典型單井產生普通

3、鉆井巖屑（清水和水基鉆井巖屑）和油基鉆井巖屑分別約1085.44m3和150m3～220m3。
　　(2)分析固體廢物處理前重金屬、多環(huán)芳烴和石油烴的濃度。發(fā)現水基鉆井巖屑Ba元素明顯高于其他重金屬;∑PAHs以4環(huán)PAHs為主，濃度未達到《危險廢物鑒別標準毒性物質含量鑒別》(GB5085.6-2007)中規(guī)定濃度。油基鉆井巖屑處理前Ba元素明顯高于其他重金屬，1號處置站重金屬濃度明顯高于其他處置站;∑PAHs濃度最高的為7號站，

4、以5-6環(huán)PAHs為主(74.49％)而188鉆井平臺、1號和2號站都以4環(huán)PAHs為主;石油烴含量范圍為112400.96mg/kg～212770.14mg/kg。
　　(3)分析固體廢物處理后重金屬、多環(huán)芳烴和石油烴的濃度。發(fā)現水基鉆井巖屑殘渣中Cr、Ni、Cu、Zn、Pb的濃度分別增加了2.2、1.8、1.4、8.0、0.9倍，∑PAHs濃度增加了2.8倍。油基鉆井巖屑殘渣重金屬濃度變化規(guī)律不明顯，多環(huán)芳烴的濃度范圍為26.

5、32mg/kg～89.48mg/kg，1號、2號和7號處置站∑PAHs去除率分別為72.49％、95.31％和92.99％，石油烴去除率分別為88.99％、93.89％、93.19％。
　　(4)根據現場分析選擇制備免燒磚作為資源化利用途徑，實驗室模擬研究免燒磚應用場景下污染物浸出規(guī)律，對免燒磚進行健康風險評估。發(fā)現兩種免燒磚的重金屬有效釋放量濃度明顯大于累積釋放量濃度，且濃度最高的均為Ba。兩種免燒磚中Ba累積釋放量最大，Cr、

6、Ni、As、Ba均呈低速率釋放。摻入水基鉆井巖屑的免燒磚在整個浸出過程中Ni、As的釋放機理為擴散控制作用，Cr為表面沖刷，Ba為溶解作用，摻入油基鉆井巖屑的免燒磚Cr、Ni、As、Ba的釋放機理為擴散控制作用。兩種免燒磚的苯并(a)芘的最大釋放量均大于《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)的規(guī)定。
　　(5)通過環(huán)境風險評估得出免燒磚顆粒攝入、皮膚接觸、揚塵吸入、飲用地下水途徑的累計致癌風險為可接受水平。苯并(b)熒蒽