0前言

　　頁巖氣是一種新型的低碳、清潔以及高儲量的十分規(guī)自然氣資源，具有產(chǎn)量高、消費周期長等優(yōu)點，已成為全球能源范疇以及油氣資源勘探開發(fā)的焦點。但對頁巖氣資源大量的開發(fā)，也形成了溫室氣體排放、輻射、空氣污染、以及采出水污染等多種環(huán)境問題。其中，采出水對水環(huán)境帶來的污染問題日趨嚴(yán)重，惹起了各方面的普遍關(guān)注。目前，頁巖氣開采的主要方式為水力壓裂技術(shù)，該技術(shù)是應(yīng)用高壓將大量的淡水、化學(xué)藥劑以及沙子的混合物注入地層，進而對頁巖層實行液壓破碎，以將其中的自然氣資源釋放出來。

　　頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的廢水主要來自于壓裂液、返排水以及產(chǎn)出水，其成分復(fù)雜，包含了懸浮有機物、油脂、自然放射性物質(zhì)、重金屬、酚類、酮類等多種污染物E。水力壓裂技術(shù)產(chǎn)生的廢水含鹽量較高，溶解性總固體(TDS)含量普通為10000-300000mg/L，且含有重金屬As。頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的廢水中含有重金屬As，As是一種具有高毒性的類金屬元素，水體中As含量超標(biāo)將會對人體和環(huán)境形成嚴(yán)重危害。若不對該廢水實行妥當(dāng)處置，將會對環(huán)境形成宏大影響。

　　目前，含As廢水的主要處置技術(shù)有混凝法、沉淀法、離子交流法、膜別離法、吸附法以及生物法。近年來，有諸多研討學(xué)者應(yīng)用重金屬捕集劑對廢水中的重金屬實行有效去除。胡運俊等人問經(jīng)過制備不同的重金屬捕集劑，對水中微量Hg(II)去除實行了討論研討;劉志勤等人網(wǎng)制備了一種重金屬捕集劑，對重金屬Cu2+和Ni2+有很好的去除效果；Navarro等合成了一種重金屬捕集劑，在廢水中非過渡金屬離子濃度較高的條件下，對廢水中Cu2+、Ni2+、CO2+、Pb2+和Zn2+仍具有較好的去除才能；Matlock等人合成的一種重金屬捕集劑處置含汞、鉛廢水，去除率都在99%以上。重金屬捕集劑能夠和重金屬離子實行絡(luò)合以產(chǎn)生難溶于水且穩(wěn)定的螯合物呦。重金屬捕集劑處置效果不受pH值以及共存離子的影響，而吸附法具有本錢低、效果好以及回收應(yīng)用率高等優(yōu)點，近年來得到了普遍的應(yīng)用。目前，關(guān)于高COD、高含鹽量的頁巖氣采出含As廢水處置尚無報道，因而本研討采取捕集別離+深度吸附復(fù)合工藝，對頁巖氣采出含As廢水中的As實行有效去除，處置后的出水契合GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》HI類水質(zhì)規(guī)范。

　　1 實驗資料與辦法

　　1.1資料

　　1.1.1主要試劑

　　聚丙烯酰胺(PAM)為市售廢品，重金屬捕集劑MRT-M12與重金屬吸附資料均為實驗室按比例制備。

　　1.1.2主要儀器

　　多頭測速磁力攪拌器(HJ-6B，金壇市盛威實驗儀器廠)、爬動泵(BT600S，上海重逢科學(xué)儀器有限公司)、便攜式pH測定儀(FB10，杭州艾普儀器設(shè)備有限公司)、便攜式TDS測定儀(DDBJ-350，上海精細(xì)儀器儀表有限公司)。

　　1.1.3水樣

　　實驗水樣來自于四川某氣田頁巖氣開采作業(yè)排出廢液。

　　1.2實驗與剖析辦法

　　1.2.1實驗辦法As捕集過程。

　　取1L含As水樣置于多頭磁力攪拌器中，調(diào)理轉(zhuǎn)速為550r/min，參加一定量10%重金屬捕集劑溶液，反響30min后，再分別參加2%PAM溶液，攪拌反響5min后，靜置15min，取上清液過濾后測定水質(zhì)pH值與COD、TDS、SS和As的含量。

　　深度吸附反響。參加一定量吸附劑，將將最佳As捕集劑投加量下的反響后濾液應(yīng)用爬動泵從一級吸附柱底部通入，爬動泵的流量為10bv/h，分別測定一級出水、二級出水pH值與COD、TDS、SS和As的含量。頁巖氣采出含As工業(yè)廢水處理工藝流程見圖1。

　　1.2.2剖析辦法

　　實驗過程中pH值、COD、TDS、SS以及As的剖析檢測辦法見表1。

　　2 實驗結(jié)果與討論

　　2.1低濃度含As廢水As去除效果研討

　　2.1.1MRT-M12投加量的影響

　　將原水水質(zhì)條件pH值7.25、COD濃度為976.82mg/L、TDS濃度為19.44g/L、SS濃度為171mg/L、As濃度為0.55mg/L的1L廢水分別參加編號為1#、2#、3#、4#的反響器中，再分別參加10%MRT-M12捕集劑1、4、8、12mL，反響30min后，再各參加1mL2%PAM溶液，攪拌反響5min后，靜置15min，測定上清液的pH值以及COD、SS、TDS和As的含量，并計算其去除率，結(jié)果見圖2。

　　由圖2可知，不同投加量下溶液的pH值變化不大，均在7左右。當(dāng)MRT-M12投加量從0.1g/L上升到1.2g/L時，COD、SS以及TDS的去除率簡直沒有變化，COD的去除率均大于30%，SS的去除率均大于94%，關(guān)于TDS，簡直沒有去除效果。闡明MRT-M12關(guān)于SS的去除具有較好的效果，但是MRT-M12投加量含質(zhì)變化對COD、SS以及TDS的去除簡直沒有影響。As的去除率隨著MRT-M12投加量的增加而增加，當(dāng)投加量從0.1g/L上升到1.2g/L時，As的去除率從61.8%升高至80%，但當(dāng)MRT-M12投加量大于0.8g/L時，關(guān)于As的去除率沒有明顯增加，趨于平緩趨向。為思索工程應(yīng)用中經(jīng)濟本錢的問題，本實驗關(guān)于低濃度含神廢水的處置選擇0.8g/L作為最佳投加量來實行實驗。

　　2.1.2深度吸附工藝的影響

　　將1L在MRT-M12最佳投加量下實行As捕集反響過后的溶液連續(xù)經(jīng)過一級和二級吸附柱，然后分別對一級和二級出水中的pH值以及COD、SS、TDS和As含量實行測定，結(jié)果見表2。

　　由表2能夠看出，當(dāng)1號原水與2號原水分別經(jīng)過一級和二級過柱后，As含量均未被檢出，闡明進一步的深度吸附過程對重金屬As能夠到達100%去除。但深度吸附關(guān)于TDS、SS簡直沒有去除效果，且一級、二級出水pH值均有所升高。

　　2.2高濃度含砷廢水去除效果研討

　　2.2.1MRT-M12投加量的影響

　　將原水水質(zhì)條件pH值為7.20、COD濃度為981.72mg/L、TDS濃度為19.57g/L、SS濃度為195mg/L、As濃度為4.53mg/L的1L廢水分別參加編號為1#、2#、3#、4#反響器中，再分別參加10%MRT-M12捕集劑1、4、8、12mL，反響30min后，再各參加1mL2%PAM溶液，攪拌反響5min后，靜置15min，測定上清液pH值以及COD、SS、TDS和As的含量，并計算其去除率，結(jié)果見圖3。

　　由圖3能夠看出，在不同MRT-M12投加量下，高濃度的含As廢水中COD、SS以及TDS的去除率同低濃度含As廢水處置結(jié)果簡直分歧，變化甚微。高濃度的含As廢水中As的去除率同樣隨著MRT-M12投加量的增加而增加，當(dāng)投加量從0.1g/L上升到1.2g/L時，As的去除率從51.9%增加至97.8%，但當(dāng)MRT-M12投加量大于0.8g/L時，As的去除率增加趨向變緩，同低濃度含砷廢水處置結(jié)果分歧。為思索工程應(yīng)用中經(jīng)濟本錢的問題，本實驗對高濃度含砷廢水的處置選擇0.8g/L作為最佳投加量來實行實驗。又由于捕集劑MRT-M12與As構(gòu)成的沉淀質(zhì)量較輕，難以實行自然沉降，所以需求應(yīng)用高分子絮凝劑PAM的吸附架橋作用，使得質(zhì)量較小的沉淀物絮凝產(chǎn)生比擬大的礬花，進而經(jīng)過別離去除，以進步As的去除效果。研討標(biāo)明，絮凝劑PAM的參加主要起絮凝作用，關(guān)于重金屬的去除效果微小。絮凝效果比照見圖4。

　　2.2.2深度吸附工藝的影響

　　將1L在MRT-M12最佳投加量下實行As捕集反響過后的溶液連續(xù)經(jīng)過一級和二級吸附柱，然后分別對一級和二級出水中的pH值以及COD、SS、TDS和As含量實行測定，并計算其去除率，結(jié)果見表3。原水與最終出水比擬見圖5

　　從圖5能夠看出，最終的出水水質(zhì)明澈透明，較原水在色度上有很大改善。

　　依據(jù)表3顯現(xiàn)，經(jīng)過一級和二級過柱柱后深度吸附的1號原水與2號原水，As含量均未被檢出，標(biāo)明深度吸附過程能夠?qū)⒅亟饘?/span>As完整去除。同低濃度含As廢水處置效果分歧，深度吸附關(guān)于高濃度含As廢水的TDS、SS簡直也無去除效果，且一級、二級出水pH值也都有所上升。

　　3 結(jié)論與倡議

　　本研討采用捕集別離+深度吸附復(fù)合工藝對頁巖氣采出的低濃度與高濃度含As廢水實行了處置。在捕集別離過程中，重金屬As捕集劑的最佳投加量為0.8g/L，且對低濃度的含As廢水的COD、SS、TDS和As的最大去除率分別為33.5%、95.3%、0.36%和80%，對高濃度的含As廢水的COD、SS、TDS和As的最大去除率為34.9%、96.4%、0.97%和97.8%。經(jīng)過深度吸附的低濃度和高濃度含As廢水中的COD、SS、TDS去除率變化不大，但重金屬As含量未被檢出，As排放可以到達GB3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量規(guī)范》HI類水質(zhì)規(guī)范。進一步為實踐工程中頁巖氣采出含砷廢水處置提供技術(shù)支撐。