頁巖氣產出水處理工藝研究及工藝優(yōu)化.pdf

1、本課題主要針對某天然氣產區(qū)頁巖氣產出水中污染物的處理進行研究。由于頁巖氣開采過程中會產生含有大量鹽度與難降解有機物的產出水，實驗研究頁巖氣開采過程中產出水處理工藝流程。通過分析產出水成分，確定產出水處理工藝，為之后擴大頁巖氣氣產出水處理提供技術參考。
　　通過對產出水水質進行分析發(fā)現，產出水中不僅還有大量難降解有機物和極高的溶解性固體，還含有重金屬，放射性物質等使用常規(guī)污水處理工藝難以進行處理的污染物。通過對文獻進行查閱，確定產出

2、水采用混凝-高級氧化-過濾-反滲透聯合處理工藝進行處理。
　　針對產出水中存在的懸浮固體，考慮使用混凝處理工藝對產出水中懸浮物和膠體進行處理研究。實驗使用多種混凝劑進行實驗，選擇具有較好處理效果和經濟性的混凝劑進行后續(xù)實驗。實驗對硫酸鋁，PAC，硫酸鐵，PFS四種常用的混凝劑常用的混凝劑對產出水中濁度和懸浮顆粒的處理效果。在研究發(fā)現，四種混凝劑均能對產出水中懸浮物和膠體具有較好的的處理效果，濁度去除率最高均能達到99%以上。此外，

3、混凝也能夠對產出水中COD具有一定的處理效果?？紤]經濟性和處理效果，硫酸鋁更宜用于后續(xù)實驗研究。
　　混凝對產出水中COD處理效果較差，并且水質波動較大，因此，對混凝出水進行Fenton氧化處理實驗。實驗研究Fenton氧化對產出水中有機物的處理效果，尋找Fenton氧化對非常規(guī)天然氣產出水中有機污染物具有最佳處理效果的反應條件。通過實驗研究發(fā)現，當pH=3，FeSO4/H2O2投加比為50mg：1mL~100mg：1mL，反應時

4、間≥16h時，Fenton氧化對產出水中有機污染物具有較好的才處理效果。Fenton氧化對COD去除率約為40%~50%。在進行Fenton氧化優(yōu)化實驗研究中發(fā)現，Fenton氧化進行FeSO4二次投加的處理效果較進行一次投加氧化處理效果提升了近5成。
　　雖然Fenton氧化能夠在一定程度上對產出水中有機污染物進行處理，但是仍滿足國家對污水中所含有機物濃度的規(guī)定。通過對相關文獻的閱讀發(fā)現NaClO氧化處理工藝對此類廢水具有較好的

5、處理效果，因此考慮使用NaClO氧化處理工藝對產出水中剩余的COD進行處理，并在一定程度上對產出水中存在的氨氮進行氧化。實驗結果表明，NaClO氧化對產出水中剩余的COD具有極好的氧化處理效果。通過投加0.4~0.8mL/L NaClO溶液，COD去除率最高能達到91.73%。氧化出水COD濃度為50mg/L~250mg/L。雖然仍未滿足規(guī)定中對污水排放COD的要求，但是滿足進一步處理對COD濃度的要求。
　　在經過混凝，Fent

6、on和NaClO氧化后，產出水中有機污染物被有效的去除，但是其中存在的氨氮和TDS等污染物仍未得到有效的處理。因此，在后續(xù)實驗研究中使用過濾和反滲透處理工藝對產出水中存在的氨氮，TDS等污染物進行處理。通過對幾種其他處理工藝進行比較，確定最佳處理工藝為混凝-高級氧化-過濾-反滲透聯合處理工藝。通過工藝連續(xù)運行小試實驗發(fā)現，連續(xù)運行出水中COD，氨氮，總氮，總磷，鹽度等指標滿足相關污水排放及回用標準。通過對相關指標的測定，最終出水中COD