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生物化学法处理压裂返排液的研究

屈肖  
【摘要】:油气井压裂作业是油气井增产的主要措施之一,为各油田普遍采用。油气井在压裂过程中产生的压裂返排液己成为当前油气田水体污染源之一,深入研究压裂返排液的处理方法,对油气田环境污染控制具有重要意义。本论文系统地分析了压裂返排液的来源、组成、污染特征及治理现状,采用化学预和生物法联合处理压裂返排液,重点研究了生物化学法处理的可行性及影响因素。在化学预处理实验中,采用自制聚硅酸铝铁混凝剂(PSAF)混凝预处理方法。利用Design-Expert设计正交试验考察SiO2浓度、Si/(Fe+Al)摩尔比、pH等对PSAF性能的影响,优化PSAF的制备条件,并与PAC、PAM等传统混凝剂比较混凝处理结果,结果显示:Si/(Fe+Al)摩尔比、pH对PSAF性能影响较大,PSAF最优配比为:w(SiO2)=3.4%,n(Si)/n(Fe+Al)=1.3,pH=1.8。最优组的混凝效果比PAC、PAM都要优良;经PSAF混凝处理后的模拟压裂返排液的浊度降低率为88.63%,这为后期的生物法处理降低了难度。在生物处理实验中,利用混凝预处理后的压裂返排液配制改良培养液,对小球藻进行半固化混养,利用Design-Expert设计正交试验,考察改良培养液中,混凝后的压裂返排液的浓度、活性炭浓度及β-甘露聚糖酶浓度的影响。对小球藻接种混养一个周期(7d)后,分别测定每组处理后改良营养液的浊度和藻细胞密度,优化处理方案。试验结果表明,改良培养液的最优配比为:c(混凝后的压裂返排液)=200mL/L,c(活性炭)=100g/L,c(β-甘露聚糖酶)=171.08mg/L。利用优化的改良培养液培养小球藻,藻密度由0.0774×107个/mL增加到0.4149×107个/mL,压裂返排液的浊度降低率达到91.61%,浊度降至2.29mg/L,符合国家污水排放一级标准。为了验证生物化学法对压裂返排液中的有机物的去除效果,文章最后引入了COD去除率作为检验指标,通过混凝-厌氧-微藻处理的工艺,以最优组改良培养液对小球藻进行培养,COD去除率达到了91.3%,最终CODCr降解到56.38mg/L,符合国家污水排放一级标准。验证了化学预-生物处理的可行性及高效性。


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