頁巖氣開采過程中產(chǎn)生的廢水，尤其是壓裂返排液，具有成分復雜、高COD、高TDS（總?cè)芙夤腆w）、高硬度等特點，對環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴重威脅。因此，頁巖氣廢水的處理是一個復雜而關(guān)鍵的過程，旨在減少環(huán)境污染、保護水資源并實現(xiàn)廢水的資源化利用。

1.頁巖氣開采廢水特點

成分復雜：含有多種有毒有害化學物質(zhì)，如重金屬、有機物、揮發(fā)性有機化合物等。

高COD和高TDS：返排液中化學需氧量（COD）和總?cè)芙夤腆w（TDS）濃度高。

高硬度和難降解：含有大量難降解的有機物和高硬度物質(zhì)。

2.頁巖氣開采廢水處理工藝

2.1預處理

沉淀和氣浮：去除廢水中的大顆粒懸浮物和油類。

混凝沉淀：通過添加混凝劑，使廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)凝聚沉淀。

2.2有機物處理

高級氧化技術(shù)：如臭氧催化氧化、超聲波處理等，用于降解廢水中的有機物。

生物處理：采用微生物降解廢水中的有機物，但需注意廢水的高鹽度對微生物活性的影響。

2.3脫鹽處理

膜分離技術(shù)：如反滲透（RO）、納濾（NF）等，用于去除廢水中的溶解性固體。

蒸發(fā)結(jié)晶：通過蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，將廢水中的鹽分結(jié)晶析出，實現(xiàn)鹽的回收和廢水的減量化。

2.4深度處理

電滲析：用于進一步去除廢水中的溶解性固體。

脫氨氮：在蒸發(fā)結(jié)晶過程中，如在堿性條件下蒸發(fā)，需增加脫氨氮裝置。

2.5資源化利用

鹽的回收：通過蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，將廢水中的鹽分結(jié)晶析出，回收的鹽可作為化工原料或畜牧用鹽。

3.頁巖氣開采廢水處理工藝流程

1.緩沖沉降池：初步沉淀去除大顆粒懸浮物。

2.預處理：采用氣浮、混凝沉淀等工藝去除油類和懸浮物。

3.高級氧化：通過臭氧催化氧化等技術(shù)降解有機物。

4.軟化沉淀：去除水中的硬度成分。

5.膜分離：采用反滲透等膜技術(shù)去除溶解性固體。

6.蒸發(fā)結(jié)晶：通過MVR蒸發(fā)技術(shù)實現(xiàn)鹽的結(jié)晶和回收。

7.深度處理：根據(jù)需要增加電滲析、脫氨氮等裝置。

4.頁巖氣開采廢水處理技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

技術(shù)優(yōu)勢：MVR蒸發(fā)技術(shù)具有較高的蒸發(fā)效率，能夠有效地減少廢水排放量，并實現(xiàn)資源化利用。膜分離技術(shù)則能高效去除溶解性固體，確保廢水達標排放。

技術(shù)挑戰(zhàn)：高鹽度和復雜的水質(zhì)對處理技術(shù)提出了挑戰(zhàn)，尤其是對膜的抗污染性和生物處理的適應性。

5.頁巖氣開采廢水處理設備未來研究方向

有機污染物降解：研究特征有機污染物的降解機制。

耐鹽菌馴化：馴化耐鹽菌或接種嗜鹽菌，提高生物處理的效率。

降低成本：降低熱技術(shù)和膜技術(shù)的成本，增強膜的抗污染性。

通過科學治理和技術(shù)創(chuàng)新，頁巖氣廢水處理可以實現(xiàn)環(huán)境保護和資源化利用的雙重目標，為頁巖氣的可持續(xù)開采提供支持。