页岩气采出水回用及外排处理工艺

页岩气采出水的处理是页岩气开发过程中的关键环节，主要涉及回用和外排两种方式。以下是详细的处理工艺分析：

1. 页岩气采出水的来源与特点

页岩气采出水主要来源于压裂液和地层水，其中压裂液在水平井压裂结束后，预计在其生命周期中会有30%~70%将返回至地表成为返排水[[3]]。采出水具有以下特点：

• 化学成分复杂：含有多种有机物、重金属、盐分以及压裂液添加剂等；
• 高COD和有机物浓度：由于废水中含有大量的有机物，因此COD值通常较高；
• 高盐度：压裂返排液中常含有高浓度的盐分；
• 悬浮物含量高：废水中含有大量的悬浮物，如粘土、膨润土、岩屑等[[2]]。

2. 页岩气采出水的处理方式

2.1 回注处理工艺

回注是页岩气采出水的一种常见处理方式，即将处理后的采出水注入地下，以减少对环境的影响。回注水质要求主要包括悬浮物浓度、粒径中值和油含量等，对于其他污染物指标没有硬性要求。回注水处理工艺主要包括：

• 除油：去除废水中的油类物质；
• 混凝沉淀：通过混凝剂使废水中的悬浮物凝聚并沉淀；
• 气浮：利用气泡将细小悬浮物带至水面以便去除；
• 过滤：进一步去除残留的悬浮物[[3]]。

尽管回注是一种较为简单的处理方式，但随着环保要求的提高，这种处理方式可能无法满足更高的环保标准。 

2.2 回用处理工艺

回用是指将处理后的采出水重新用于压裂作业或其他工业用途。回用处理工艺通常分为三级：

• 一级处理（预处理）：主要是去除废水中的油、悬浮物和软化；
• 二级处理（高级氧化）：主要是氧化去除有机物和氨氮，进一步去除油；
• 三级处理（脱盐系统）：去除废水中的盐分，以满足回用要求[[3]]。

回用处理技术的选择取决于所复配压裂液时各企业执行的标准，因污水产生的行业限制，多为企业标准。现场多使用化学氧化、杀菌、化学絮凝等技术，页岩气开采时，周边环境有自然水体时，以一定比例掺复配压裂液使用，可以更好地使复配压裂液的黏度、张力、配伍性指标达到要求[[1]]。

2.3 外排处理工艺

外排是指将处理后的采出水排放至环境水体中，需满足更严格的排放标准。外排处理工艺通常包括：

• 预处理：去除废水中的大颗粒物质和降低其COD值，方法包括混凝沉淀、Fenton氧化-微电解、化学沉淀和除氨氮等；
• 脱盐处理：采用电絮凝-复合碱法软化水质、折点法除氨氮、四效蒸发脱盐等方法，以去除废水中的盐分和重金属离子；
• 深度处理：进一步去除有机物和重金属等污染物，以满足更严格的排放标准。

3. 处理方式的选择因素

页岩气采出水的处理方式主要与以下因素有关：

• 当地法规政策：不同地区的环保政策对处理方式有不同要求；

• 开采环境条件：如是否有合适的回注井、周边水体情况等；
• 采出水水质特点：如盐度、有机物浓度、悬浮物含量等；
• 技术经济性：处理成本和技术可行性也是选择处理方式的重要考虑因素。

4. 总结

页岩气采出水的处理方式主要包括回注、回用和外排三种，每种方式都有其适用场景和技术要求。随着环保政策的日益严格，未来对页岩气采出水的处理将更加注重环境友好性和资源化利用，推动技术创新和成本优化。