基于聯(lián)合處理工藝的壓裂返排液降解研究.pdf

1、壓裂返排液是頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的一類特殊工業(yè)廢水。壓裂返排液具有粘度高、COD濃度高、排量大、可生化性差等特點(diǎn)，如不妥善處理會對環(huán)境造成極大的危害。國內(nèi)常采用的處理方法主要有微電解法、芬頓氧化法、臭氧氧化法、電絮凝法等，存在處理成本較高、處理工藝現(xiàn)場難以實(shí)施、存在二次污染等問題，因此需對現(xiàn)有處理技術(shù)進(jìn)行提高和改善。論文以頁巖氣壓裂返排液為研究對象，對其進(jìn)行水質(zhì)分析，擬開發(fā)一種清潔、高效的聯(lián)合處理工藝，氧化破膠-電芬頓法氧化-絮凝的處理

2、工藝，即選用化學(xué)氧化降低廢水粘度，針對廢水高COD特點(diǎn)并避免二次污染采用電芬頓氧化法深度氧化，最后采用對殼聚糖改性所制備的磁性絮凝劑進(jìn)行絮凝。主要研究結(jié)果包括：
　?、龠x取過硫酸銨、過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鈉四種強(qiáng)氧化劑進(jìn)行氧化實(shí)驗(yàn)對比。結(jié)果表明次氯酸鈉對壓裂返排液的處理效果最好。對以次氯酸鈉為氧化劑時(shí)的操作條件進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到的最佳使用條件為：初始pH為5，使用量為2.0g/L，反應(yīng)時(shí)間90min。在此條件下，粘度降至1.1

3、3 mPa·s，COD濃度降至2982mg/L，去除率達(dá)到29%。
　?、诓捎秒姺翌D法對氧化破膠后的壓裂返排液進(jìn)行深度氧化處理。該技術(shù)不用額外添加藥劑，以鐵板為陽極氧化生成 Fe2+，以石墨氈為陰極，通過曝氣在陰極原位生成H2O2。論文開展電芬頓與電氧化的性能對比實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了電芬頓反應(yīng)的條件優(yōu)化，得到最佳實(shí)驗(yàn)條件為：電流密度為40mA/cm2，極板間距為1.0cm，反應(yīng)時(shí)間為50min。在此操作條件下COD濃度降至527mg/

4、L，去除率達(dá)到82.3%。
　?、弁ㄟ^對殼聚糖改性制備了一種用量少、濁度去除率高、沉降快的綠色磁性絮凝劑：Fe3O4-CMC-PDMC，對電芬頓處理后的壓裂返排液進(jìn)行絮凝處理。對生物材料殼聚糖羧甲基化增加其水溶性，利用磁性四氧化三鐵易于從水中分離的優(yōu)勢合成磁性羧甲基殼聚糖，后接枝季銨鹽DMC增加其分子量和正電性，最終得到具有磁性的陽離子型絮凝劑，對其進(jìn)行基本性質(zhì)分析與結(jié)構(gòu)表征。由濁度去除效果為評價(jià)指標(biāo)，考察各因素對絮凝效果的影響。

5、采用響應(yīng)面分析法獲得了絮凝的最佳操作條件，即接枝率為234%的絮凝劑，使用劑量為5.8mg/L，攪拌速度為103rpm。在最佳操作條件下出水濁度為2NUT，COD濃度降至225mg/L。
　　④經(jīng)本論文提出的聯(lián)合工藝處理壓裂返排液后的COD濃度由4200mg/L降至225mg/L，COD去除率達(dá)到94.6%。并基于以上結(jié)果對實(shí)驗(yàn)室條件下的工藝運(yùn)行成本進(jìn)行了估算，每噸廢水的處理成本約為25.3元。論文提出的聯(lián)合處理工藝需要的設(shè)備簡單