油田压裂返排液的处理研究现状

摘 要：随着我国油田的不断开发，压裂返排液排放量不断增加，一方面造成环境污染，另一方面水资源短缺，生产成本提高。文章，对中外油田返排液处理工艺现状及发展趋势进行了调研，论述了物理法、化学法和微生物法等油田压裂返排液的处理方法的原理、特点及应用状况，提出了今后油田返排液处理技术的发展方向，为解决油田压裂返排液处理难题提供一定的技术支持。

关键词：压裂返排液；处理方法；发展方向

我国油田大部分属于低渗透油田，为了提高采收率，勘探开发关键技术主要是压裂工艺，然而随之带来的环境问题也越来越引起人们的广泛关注，由于现在很多油井在压裂完成后返排液未经处理就直接外排到环境中，其化学成分复杂，不但污染了环境也浪费了资源，因此油田压裂返排液的治理对于油田尤其是西部干旱地区的井场增产至关重要。就当前研究现状综合分析，处理压裂废液主要采取物理法、化学法和微生物降解法[1-3]。

1 物理方法

物理法主要包括絮凝法、膜过滤法、气浮法等。

1.1 絮凝法

絮凝法处理高浊度、高色度的废水是最基本的一种方法，其特点是处理时间短，投加方便，基本不需要什么装置，缺点就是会产生大量的沉淀，处理固渣又会产生一个新的问题。但是总体来说对于处理压裂返排液，絮凝方法是效果较理想的方法，关键是根据废水的性质，选择合适的絮凝剂。

絮凝的机理可分为四种，分别是双电层压缩机理、吸附电中和作用机理、吸附架桥作用机理与沉淀物网铺机理[4]。这四种机理在水处理中并不是单独发生的，往往是协同作用，当然通过分析水中的胶体带电性、分析水中元素可以初步估计何种机理占优势，通过机理可以初步选择絮凝剂的种类，进一步通过实验分析影响絮凝的因素，选择最佳的絮凝剂。

1.2 膜过滤法

随着国家经济发展转型，政府和老百姓对环保的重视，现在很对地方对废水排放严格要求，使用膜分离技术用于生活污水和工业废水处理。膜技术是一门新兴的多种学科交叉的高技术，以高分子分离膜为代表的膜分离技术作为一种新型的流体分离氮源操作技术，经过多年的研究取得了显著的成就。常用于污水处理的膜分离法有微孔膜过滤、超过滤、反渗透和纳滤。王毅[5]研究含煤废水处理，对比了传统处理废水方法和膜过滤的优缺点，膜过滤符合当前国家节能减排的口号。膜过滤法能够有效降低废水中的COD，其去除率高达91%以上。膜过滤在未来的研究中会得到越来越广泛的应用。

1.3 气浮法

气浮方法主要用于含油废水处理或者用于絮凝之后的固液分离[6]，为了增加废水中悬浮颗粒的可浮性，以提高分离效率，往往需要向废水中投加各种化学药剂，这种化学药剂称为浮选剂。

气浮法中以射流气浮最为常用，射流气浮是利用射流泵在射流器前后产生负压，吸气后产生微细泡，微细泡携带油滴、悬浮物上浮至水面，达到净化水的目的。主要设备有射流气浮机、射流泵、过滤器等，是近年来出现的一种污水处理设备。污水从喷嘴高速喷出时，在喷嘴的吸入室内形成负压，气体被吸入；在混合段，污水携带的气体被剪切成微细气泡；在气浮池中，油珠和固体颗粒附着在气泡上上浮。射流气浮装置能耗仅相当于机械搅拌叶轮气浮的二分之一，产生气泡直径小，且制造、安装、维修方便，具有很好的应用前景。

2 化学法

2.1 氧化法

化学氧化是指利用强氧化剂氧化分解废水中有机物质已达到净化污水的目的。化学氧化方法往往是在絮凝、气浮等处理废水之后采取的方法，因为仅仅絮凝和气浮等处理方法不能达到国家排放标准，化学氧化方法是最终去除废水中污染物质的有效方法之一，通过化学氧化，可以使废水中的高分子有机物氧化为二氧化碳和无机物，降低污水中的COD，以达到国家的排放标准。

用于废水处理常用的氧化很多，常见的有过氧化氢、臭氧、次氯酸钠、二氧化氯及空气等。这些氧化剂根据废水水质情况的不同，选择合适的氧化剂，当采用氯气和臭氧作为氧化剂时，还可以达到污水除臭、除味、脱色剂消毒的目的。

2.2 电解处理法

电解处理法是指应用电解的基本原理，使废水中的有害物质通过电解过程在阳-阴两极上分别发生氧化和还原反应转化成为无害物质，以实现废水处理净化的目的。电解法是氧化还原、分解、混凝沉淀综合在一起的处理方法。该方法适用于含油、氰、酚、重金属离子等废水及废水的脱色处理目的等。

电解处理法的主要影响因素有电极材料、电解槽电压、电流密度、PH值及搅拌速率等，每种影响因素都不可忽视，电解法在实验室研究阶段还是比较有良好的效果，但是现场有的条件苛刻，还要考虑成本，并不是一种理想的处理方法，在现场较少采用。邱珉、徐晓军等利用铁碳内电解法处理印染废水，可有效去除色度、降低废水处理费用。对于油田压裂返排液来说，采取电解有可行性，但是由于返排液中化学成分复杂，单一选择电解处理法无法达到外排标准，不利于废水再利用，但可以采用电解联合其他方法协同处理，达到最佳的处理效果。

3 微生物处理法

微生物发酵方法是油田压裂返排液处理方法中经常用的、较有效的处理方法，同时成本也比较低，主要包括厌氧发酵法和好氧发酵法，现阶段大部分油田均采用微生物法处理压裂返排液采用，成为处理废水的重要的方法，用微生物处理之后，根据水质情况，进一步选择物理法还是化学法，对于压裂废液这种污染较重的废水，常常采用发酵、絮凝、氧化、吸附等步骤。

4 结束语

综上所述，随着油田的持续发展，压裂返排液的处理工艺均得到发展，但每种方法都有其局限性，对于不同的污水根据水质分析，应采取不同的处理方法，以获得最佳的处理方式，既经济又简便。就当前研究现状综合分析，处理压裂返排液采用单一的处理方法无法达到废水再利用的目的，尤其是在偏远的西部地区，干旱缺水，如果处理后的水达到配置压裂液的标准一方面不但降低了环境污染，另一方面大大降低油田作业成本。因此今后油田压裂返排液处理技术主要集中在研究一种全面、高效、综合的处理方法，前期通过气浮法处理污水中的悬浮物及浮油分离，进一步通过添加表面活性剂脱除微小颗粒降低矿化度，通过化学氧化法降低返排液的COD，结合微生物发酵法分解有机质，从而达到压裂液的配置水质要求。

参考文献

[1]董恩环.改进压裂酸化技术提高增产效果[J].石油钻采工艺，1980（2）：58-60.

[2]杨衍东，胡永全，赵金洲.压裂液的环保问题初探[J].西部探矿工程，2006.18（4）：88-90.

[3]陈明燕，吴冕，刘宇程.酸化和压裂废液处理技术研究进展[J].环境科学与技术，2010.33（6E）：166-168.

[4]佟瑞利，赵娜娜，刘成蹊，等.无机、有机高分子絮凝剂絮凝机理及进展[J].河北化工.2007（3）.

[5]王毅.膜过滤技术在含煤废水处理中应用的探讨[J].陕西电力，2010（9）：6-68.

[6]周晖.气浮工艺在高浓含油废水处理中的应用[J].化学工程与装备，2010（4）：158-159.

作者简介：张吉东（1988，10-），男，籍贯：山东省泰安市，学历：在读硕士研究生，研究方向：主要研究油田污水治理、原油脱硫杀菌剂复配。