張 華 羅 臻 張曉飛 劉譯陽(yáng) 陳英春

1.石油石化污染物控制與處理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2.中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司

3.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦

0 引言

隨著水平鉆探、水力壓裂技術(shù)等非常規(guī)油氣開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，頁(yè)巖氣的開發(fā)成本大幅度降低，但“工廠化”作業(yè)將集中產(chǎn)生大量的壓裂廢液、鉆井廢水等[1-2]。頁(yè)巖氣鉆井廢水主要產(chǎn)生于水基鉆井過程，伴隨地層產(chǎn)出水、井筒清洗廢水、鉆井平臺(tái)沖洗廢水、泥漿罐清洗廢水等[3-4]。鉆井廢水是鉆井泥漿的高倍稀釋物，既含有細(xì)小黏土懸浮顆粒、重金屬離子、酚類和硫化物，又含有可溶性有機(jī)處理劑，具有體系復(fù)雜、色度高、有機(jī)物含量高、難生物降解的特點(diǎn)[5-6]。該類廢水存在環(huán)境污染隱患，若直接排放勢(shì)必造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和工農(nóng)糾紛[7]；若回注與轉(zhuǎn)存，處理量大，轉(zhuǎn)運(yùn)成本費(fèi)用（運(yùn)費(fèi)加回注處理費(fèi)）高達(dá)150～300元/m3，且回注水處理不符合回注要求還將污染地下水[8]。鑒于鉆井廢水轉(zhuǎn)運(yùn)和回注的高成本及潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)，目前我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)過程中主要采取達(dá)標(biāo)外排處理方式[9]。

鉆井廢水污染物濃度高，難以通過單一技術(shù)實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)外排，而脫穩(wěn)預(yù)處理是實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)外排的關(guān)鍵。因此，需要針對(duì)鉆井廢液體系穩(wěn)定、組成復(fù)雜、濁度高等特點(diǎn)，重點(diǎn)研發(fā)脫穩(wěn)、除濁等關(guān)鍵技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)已有的鉆井廢液處理方法包括物理法、化學(xué)法、生物法及組合工藝法等[10-12]。其中，物理法中的超濾技術(shù)隨著先進(jìn)膜材料的研發(fā)開始應(yīng)用于鉆井廢水等復(fù)雜廢水體系處理中，其出水水質(zhì)好，但因膜材料污堵導(dǎo)致的膜清洗頻率增加限制了這一技術(shù)的應(yīng)用；化學(xué)法中的混凝沉淀法是處理鉆井廢液最常見的方法，其投資低、設(shè)備占地少、處理容量大、操作管理方便，但常規(guī)的混凝方法仍存在藥劑投加量大、污泥產(chǎn)量大、運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。因此，研發(fā)多功能、高效、綠色的鉆井廢液處理技術(shù)是今后重要的研究方向。

與化學(xué)混凝法相比，電絮凝法可以原位產(chǎn)生活性混凝劑且具有電場(chǎng)極化及氣浮作用。該方法以金屬為陽(yáng)極，在直流電作用下，陽(yáng)極溶解，產(chǎn)生金屬離子在溶液中與污染物發(fā)生氧化、還原和吸附作用[13-14]，從而達(dá)到去除污染物的目的。與化學(xué)混凝法相比，其優(yōu)點(diǎn)為高效、清潔、藥劑添加量少[15]。有研究者[16]曾開展了電絮凝法處理聚磺鉆井液體系鉆井廢水的研究，電絮凝反應(yīng)75 min后，COD（化學(xué)需氧量）可由1 511 mg/L下降到86.3 mg/L，色度可從1 500倍降到27倍，但仍沒有解決極板鈍化、結(jié)垢問題，且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，電耗高。

為了提高電絮凝技術(shù)對(duì)于鉆井廢水的適應(yīng)性，筆者所在課題組從極板材料、連接方式及電絮凝裝置結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行了改進(jìn)，緩解了濃差極化、極板鈍化及結(jié)垢問題，充分發(fā)揮電絮凝法的混凝、電場(chǎng)、氣浮等協(xié)同作用優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效脫穩(wěn)、除硬、除濁等。依托優(yōu)化的電絮凝裝置，開展了電絮凝預(yù)處理鉆井廢水實(shí)驗(yàn)研究，考察了電流密度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)硬度、濁度和有機(jī)物去除的影響，探討了電絮凝的作用機(jī)理，并與常規(guī)化學(xué)混凝及深度處理的超濾技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，以期為開發(fā)頁(yè)巖氣鉆井廢水的綠色、低成本達(dá)標(biāo)外排處理技術(shù)提供重要的研究方向與技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

于四川某頁(yè)巖氣開發(fā)區(qū)塊鉆井過程中采集廢水，由于廢水外排階段不同，鉆井廢水水質(zhì)存在波動(dòng)，因此采集不同階段的廢水混合后再進(jìn)行分析，其綜合水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。該鉆井廢水呈現(xiàn)棕色、偏堿性，電導(dǎo)率高達(dá)16 ms/cm，有機(jī)物濃度高，COD介于4 000～10 000 mg/L，其中TOC（總有機(jī)碳含量）可達(dá)1 000 mg/L。鉆井廢水固相含量高，懸浮物介于2 400～2 600 mg/L，濁度介于3 000～3 200 NTU。廢水中含鹽主要為氯化鈉，Cl-高達(dá)3 500 mg/L，硬度離子濃度相對(duì)并不高，其中Ca2+介于100～200 mg/L，Mg2+低于20 mg/L。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與方法

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，包括電化學(xué)反應(yīng)器、進(jìn)水管路、出水管路、布流板等，電源為直流脈沖電源。電化學(xué)反應(yīng)器中的電極模塊由復(fù)合感應(yīng)極板組成，充分體現(xiàn)電場(chǎng)極化作用；電絮凝具有一定的氣浮作用，但該實(shí)驗(yàn)裝置同時(shí)結(jié)合旋流進(jìn)水設(shè)計(jì)，極板的鈍化作用及濃差極化顯著降低。

電絮凝最關(guān)鍵的作用是快速脫穩(wěn)與氣浮分離，在該過程中，高價(jià)金屬離子也會(huì)協(xié)同去除，本次研究以硬度離子為例；同時(shí)，以濁度作為懸浮物濃度的代替指標(biāo)，展現(xiàn)電絮凝對(duì)鉆井廢水協(xié)同除濁除硬的效果。實(shí)驗(yàn)過程中，分別設(shè)置不同電流密度（8、10、12 mA/cm2）和反應(yīng)時(shí)間（10、15、20 min），測(cè)試出水的硬度、濁度和有機(jī)物濃度變化。

表1 鉆井廢水綜合水質(zhì)分析表

為了體現(xiàn)電絮凝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，筆者還對(duì)比了常規(guī)化學(xué)混凝與超濾技術(shù)的處理效果。依據(jù)法拉第定律，與電絮凝同等的混凝劑PAC（Poly Aluminum Chloride）投加量低于30 mg/L，但在該投加量下，鉆井廢水處理效果很差，因此提高PAC投加量至2 000 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min，對(duì)比處理效果。超濾出水水質(zhì)好，本次研究以其出水水質(zhì)對(duì)比電絮凝處理效果，超濾壓力為0.2 MPa。

1.3 分析方法與儀器

pH值利用玻璃電極法通過pH值計(jì)（PHS-3C型，上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠）測(cè)定；COD通過COD快速測(cè)定儀（DR/2400，美國(guó)哈希分析儀器股份公司）測(cè)定；TOC利用燃燒氧化—非分散紅外吸收法通過總有機(jī)碳分析儀（multi N/C 2100 S，德國(guó)耶拿分析儀器股份公司）測(cè)定；濁度通過便攜式濁度計(jì)（2100 P，美國(guó)哈希分析儀器股份公司）測(cè)定；Ca2+、Mg2+和鐵離子含量通過ICP-OES儀（OPTIMA 7000DV，美國(guó)PE公司）測(cè)定；Cl-利用離子色譜儀（ICS-2000，美國(guó)戴安公司）測(cè)定；有機(jī)物的熒光強(qiáng)度通過熒光光度計(jì)（U-3900，日本日立集團(tuán)）測(cè)定最大熒光峰強(qiáng)度；廢水不穩(wěn)定性指數(shù)由全功能穩(wěn)定性分析儀（LUMiSizer 611，德國(guó)LUMi公司）測(cè)定，不穩(wěn)定指數(shù)越低，代表體系越穩(wěn)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 鉆井廢水化學(xué)混凝預(yù)處理的可行性

鉆井廢水屬于懸濁液體系，有機(jī)物濃度高，不穩(wěn)定性指數(shù)為0.173，相對(duì)較穩(wěn)定。針對(duì)該體系常用的方法為化學(xué)混凝，故首先考察了鉆井廢水的化學(xué)混凝處理可行性。圖2為PAC不同投加量時(shí)鉆井廢水的不穩(wěn)定指數(shù)、濁度、TOC及TOC去除率的變化。PAC投加量低于1 000 mg/L時(shí)出水濁度仍較高，TOC去除率較低。因此，考察了投加量介于1 000～4 000 mg/L時(shí)的變化。如圖2所示，投加量為1 000 mg/L時(shí)不穩(wěn)定指數(shù)升高至0.623，濁度降至39.1 NTU（為原水的61.2%），TOC降至27.5%。當(dāng)投加量增加至4 000 mg/L時(shí)，不穩(wěn)定指數(shù)升高至0.918，濁度降至2.6 NTU（去除率為95.9%），TOC去除率達(dá)到85.2%?？梢?，鉆井廢水屬于相對(duì)穩(wěn)定體系，投加混凝劑后能夠破壞該穩(wěn)定體系，但PAC投加量很大，由此帶來的藥劑成本及污泥處理成本相對(duì)較高。

圖2 鉆井廢水投加不同PAC時(shí)的處理效果圖

2.2 電絮凝處理效果

電絮凝技術(shù)相對(duì)于化學(xué)混凝技術(shù)，可原位產(chǎn)生高效混絮凝劑，具有更強(qiáng)的凝聚和吸附作用，是一種環(huán)境友好型電化學(xué)處理技術(shù)[17]。筆者利用實(shí)驗(yàn)室小試實(shí)驗(yàn)裝置考察了電絮凝處理鉆井廢水的效果及其影響因素。

圖3為電絮凝過程中TOC、濁度在不同電流密度和不同反應(yīng)時(shí)間的變化趨勢(shì)。圖3-a為鉆井廢水在不同電流密度和不同反應(yīng)時(shí)間時(shí)的濁度變化?？梢钥闯?，電流密度為8 mA/cm2時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，鉆井廢水的濁度降低趨勢(shì)顯著；當(dāng)電流密度由8 mA/cm2增加至10 mA/cm2時(shí)，反應(yīng)10 min時(shí)的濁度又大幅降低；但電流密度繼續(xù)增加至12 mA/cm2，出水濁度變化不大。還可以看出，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至15 min時(shí)，電流密度為10 mA/cm2和12 mA/cm2，對(duì)濁度的去除反而低于8 mA/cm2，反應(yīng)時(shí)間再延長(zhǎng)至20 min，3種電流密度對(duì)濁度的去除效率基本一致。電流密度是控制電絮凝反應(yīng)速率最重要的參數(shù)[18]，隨著電流密度增加，單位時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極產(chǎn)生的活性絮凝劑增多，對(duì)廢水中的懸浮物和膠體的絮凝作用增強(qiáng)，除濁速率提高[19]；同時(shí)，陰極板表面H2生成量增大，利于提高傳質(zhì)，降低濃差極化，從而提高除濁效果[20]。但當(dāng)電流密度增加到一定程度后，濁度反而有所升高，這可能是因?yàn)殡娏髅芏冗^大，一方面陽(yáng)極羥基絡(luò)合物生成過多，導(dǎo)致膠體顆粒表面電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn)，不利于絮體沉降和絮凝；另一方面陰極氣體生成速率過快，來不及擴(kuò)散，形成氣阻影響而降低電流效率，不利于濁度去除[21-22]。這也說明停留時(shí)間越長(zhǎng)，在較高電流密度下，電流效率反而降低，除濁效果受到限制。

圖3 不同電流密度下鉆井廢水濁度、TOC變化趨勢(shì)圖

TOC的變化規(guī)律與濁度變化有所不同，如圖3-b所示，電絮凝過程中，TOC隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而降低，且電流密度越大，TOC的降低幅度越大。但從TOC和鐵離子的關(guān)系來看，TOC的變化與鐵離子的變化并未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性，這說明除了絮凝作用外，還存在導(dǎo)致鉆井廢水中有機(jī)物降解礦化的原因。

圖4為電絮凝過程中Cl-濃度的變化趨勢(shì)，由圖4可見，與TOC的變化相似，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)和電流密度的增加，Cl-濃度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。馬文臣等[16]在利用電絮凝技術(shù)處理聚磺鉆井液體系中鉆井廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，增加廢水中的Cl-濃度，COD去除率顯著提高且反應(yīng)速度加快。因此，可以推斷，Cl-的變化與有機(jī)物的降解具有一定的相關(guān)性，即Cl-的形態(tài)變化導(dǎo)致了TOC的降低，這表明氧化態(tài)ClO-或HClO的生成。

圖4 不同電流密度下鉆井廢水Cl-濃度變化趨勢(shì)圖

為了進(jìn)一步分析導(dǎo)致有機(jī)物去除的原因，考察了TOC的變化值（ΔTOC）與Cl-變化值（ΔCl-）及濁度變化值（Δ濁度）的關(guān)系（圖5）。可以看出，ΔTOC與ΔCl-和Δ濁度均呈現(xiàn)一定的線性相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)分別為R2＝0.66和R2＝0.59。這表明鉆井廢水中部分有機(jī)物通過混凝隨著懸浮物一起被去除，屬于直接物理去除；部分有機(jī)物則由于Cl-生成氧化態(tài)ClO-或HClO而被氧化去除，屬于間接氧化降解。因此，相較于化學(xué)混凝，電絮凝還呈現(xiàn)出有機(jī)物結(jié)構(gòu)變化直至礦化的作用。

圖5 鉆井廢水ΔTOC與ΔCl-和Δ濁度的關(guān)系圖

2.3 電化學(xué)協(xié)同除硬效果

電絮凝作為鉆井廢水的預(yù)處理技術(shù)，需要組合深度處理工藝才能實(shí)現(xiàn)鉆井廢水的達(dá)標(biāo)外排。若是采取膜工藝，則需要盡量避免硬度離子的成垢影響。電絮凝反應(yīng)過程中，硬度離子通常伴隨著懸浮物一同被去除。圖6分別為鉆井廢水中Ca2+和Mg2+在不同電流密度與反應(yīng)時(shí)間時(shí)的去除情況。由圖6-a可見，設(shè)定一定的電流密度、反應(yīng)10 min時(shí)，處理后出水中的Ca2+濃度變化較小，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，Ca2+濃度顯著降低。其中，電流密度為8 mA/cm2和10 mA/cm2時(shí)Ca2+濃度變化趨勢(shì)一致，至反應(yīng)20 min后，出水中的Ca2+去除率分別達(dá)到53.4%和56.6%，但電流密度為12 mA/cm2時(shí)，Ca2+變化趨勢(shì)緩和，其20 min時(shí)Ca2+去除率僅為8.75%。電流密度不同，對(duì)Ca2+的去除效率也不同。從圖6-a可以看出，電流密度由8 mA/cm2增至12 mA/cm2，Ca2+去除率反而呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。停留時(shí)間越長(zhǎng)，陽(yáng)極羥基絡(luò)合物與污染物、金屬離子等越能充分接觸，去除率就越高[23]。但電流密度越大，反應(yīng)體系中影響除硬效果的因素越大，涉及pH值變化、傳質(zhì)效率、電極鈍化等[21-22]。

鉆井廢水中Mg2+濃度較低，硬度離子主要為Ca2+，但在反應(yīng)過程中，Mg2+濃度也呈現(xiàn)出與Ca2+相似的變化趨勢(shì)（圖6-b），即反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，Mg2+濃度越低；電流密度越高，Mg2+去除率越小。但從圖6-b還可以看出，反應(yīng)時(shí)間為10 min時(shí)，出水中的Mg2+濃度反而高于進(jìn)水中的濃度，隨后才隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。這可能由于鉆井廢水的膠體物質(zhì)更能與Mg2+等金屬離子絡(luò)合[19]，經(jīng)過電絮凝后，絡(luò)合狀態(tài)被破壞而溶出更多的金屬離子，特別是隨著電流密度升高，Mg2+的溶出更為顯著。這種現(xiàn)象也發(fā)生在電流密度為12 mA/cm2、反應(yīng)10 min時(shí)，Ca2+濃度由157.71 mg/L升至167.91 mg/L。

2.4 反應(yīng)過程中pH值與鐵離子的變化

圖6 不同電流密度下鉆井廢水硬度離子去除趨勢(shì)圖

圖7 鉆井廢水電絮凝過程中pH值變化趨勢(shì)及與Ca2+的關(guān)系圖

圖8 鉆井廢水電絮凝過程中鐵離子的變化趨勢(shì)及其與pH值和Ca2+的關(guān)系圖

為了進(jìn)一步分析鉆井廢水電絮凝處理時(shí)的除濁除硬效果，考察了反應(yīng)過程中pH值和鐵離子的變化趨勢(shì)（圖7、8）。電絮凝過程中，陽(yáng)極溶出活性鐵離子，陰極溶出OH-并產(chǎn)生氫氣[24-25]。由于鉆井廢水初始pH值偏堿性，陽(yáng)極生成的鐵離子以及廢水中的金屬離子會(huì)消耗掉部分OH-，多于陰極產(chǎn)生的OH-，導(dǎo)致pH值降低，但隨著電絮凝反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，陰極累積的OH-越來越多，導(dǎo)致pH值升高[24,26]。如圖7-a所示，在3種電流密度下、反應(yīng)10 min時(shí)，pH值都呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，pH值升高，且電流密度越大，鉆井廢水的pH值越低。圖7-b分析了pH值與處理后出水中Ca2+濃度的關(guān)系，可見，電絮凝處理過程中，鉆井廢水的pH值與Ca2+濃度呈線性負(fù)相關(guān)（R2＝0.89），即pH值的變化趨勢(shì)與硬度離子的去除效率一致。硬度離子的去除主要依靠與廢水中的堿度離子結(jié)合形成難溶物而被絮凝沉淀去除[26]，當(dāng)pH值降低時(shí)，沉淀生成量減少，因此硬度離子的去除率隨之降低。

電絮凝反應(yīng)過程中，鐵板作為陽(yáng)極不斷溶出鐵離子，部分鐵離子作為絮凝劑發(fā)生絮凝作用，還有部分鐵離子仍殘留于廢水中。圖8為鉆井廢水電絮凝過程中鐵離子的變化趨勢(shì)及其與pH值和Ca2+的關(guān)系。由圖8-a可見，電絮凝反應(yīng)10 min時(shí)，鐵離子濃度最高，隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，表明沉淀物質(zhì)的生成；且電流密度越高，廢水中的鐵離子濃度也越高[19]。圖8-b分析了鐵離子濃度與pH值和Ca2+的關(guān)系，可見，某一范圍內(nèi)，鐵離子與pH值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，pH值越高，殘留的鐵離子濃度越低，其相關(guān)性符合指數(shù)關(guān)系方程Y＝9.87X-0.08（R2＝0.77）；鐵離子與Ca2+濃度呈現(xiàn)正相關(guān)性，其相關(guān)性符合指數(shù)關(guān)系方程Y＝80.1X0.13（R2＝0.90）。這主要是因?yàn)殛帢OOH-的產(chǎn)生與鐵離子及廢水中其他金屬離子的去除相關(guān)[24]。

鐵離子是電絮凝過程的關(guān)鍵物質(zhì)，其產(chǎn)生代表電場(chǎng)中電子的遷移與轉(zhuǎn)化，但其濃度與pH值、Ca2+并非線性關(guān)系，表明電絮凝過程不僅只發(fā)生了絮凝作用的除硬除濁，還涉及其他相關(guān)反應(yīng)。

2.5 鉆井廢水處理技術(shù)對(duì)比分析

為了進(jìn)一步體現(xiàn)電絮凝預(yù)處理鉆井廢水的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)比分析了電絮凝、化學(xué)混凝和超濾技術(shù)的處理效果。其中，電絮凝的電流密度為8 mA/cm2，反應(yīng)時(shí)間20 min；化學(xué)混凝的藥劑投加量為2 000 mg/L，反應(yīng)時(shí)間為30 min；超濾（UF）壓力為0.2 MPa。分別考察了3種技術(shù)對(duì)鉆井廢水濁度、TOC、Ca2+及其廢水中熒光強(qiáng)度的去除效率（圖9）?？梢?，3種技術(shù)對(duì)于鉆井廢水的濁度去除率均高于95%，其中超濾和電絮凝可超過98%；在TOC去除方面，以化學(xué)混凝為最高，其TOC去除率為75.3%，其次是超濾為68.5%，電絮凝為62.7%；在除硬方面，電絮凝表現(xiàn)出了顯著的Ca2+去除效果，去除率為53.4%，其次是超濾，去除率為25.4%，這也是膜污堵的一個(gè)重要來源。化學(xué)混凝對(duì)Ca2+的去除率最低，這也表明電絮凝原位產(chǎn)生的活性絮凝劑及陰極OH-的產(chǎn)生具有較強(qiáng)的除硬效果[24-25]。熒光強(qiáng)度代表了有機(jī)物中含有共軛官能團(tuán)的物質(zhì)，從圖9中可以看出，熒光強(qiáng)度的去除效果與TOC相近，電絮凝和超濾的作用顯著，這也表明具有熒光性質(zhì)的物質(zhì)分子量較大，能被超濾膜截留，但難以通過常規(guī)混凝去除。

圖9 電絮凝、化學(xué)混凝與超濾技術(shù)處理鉆井廢水效果對(duì)比圖

由此可以推斷，電絮凝處理鉆井廢水時(shí)，同時(shí)發(fā)生破乳、氧化、混凝和氣浮作用（圖10）。膠體類乳化物質(zhì)在電場(chǎng)中發(fā)生偶極化、混凝壓縮雙電層等作用被破乳，在氣浮與混凝作用下形成浮渣與沉淀物，部分溶解性有機(jī)物則在Cl2作用下發(fā)生氧化直至礦化。

綜合來看，電絮凝反應(yīng)時(shí)間短，無需投加藥劑，燒杯實(shí)驗(yàn)顯示其噸水處理電耗可控制在0.5 kW·h，放大試驗(yàn)時(shí)仍存在優(yōu)化空間。

圖10 鉆井廢水電絮凝過程中的反應(yīng)機(jī)理圖

3 結(jié)論

1）頁(yè)巖氣開發(fā)過程中的鉆井廢水具有鹽含量高、有機(jī)物濃度高、濁度高等特點(diǎn)，鑒于轉(zhuǎn)運(yùn)和回注的高成本和潛在的污染風(fēng)險(xiǎn)，鉆井廢水的達(dá)標(biāo)外排處理是目前我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)過程中主要的去向。電絮凝技術(shù)可以作為鉆井廢水的預(yù)處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)除硬除濁和去除部分有機(jī)物的作用。

2）鉆井廢水電化學(xué)處理過程中，有機(jī)物的去除與電流密度和反應(yīng)時(shí)間呈正相關(guān)，其去除途徑主要有直接物理去除和間接氧化降解2種。廢水中的膠體類乳化物質(zhì)在電場(chǎng)中發(fā)生偶極化、混凝壓縮雙電層等作用被破乳，在氣浮與混凝作用下形成浮渣與沉淀物，部分溶解性有機(jī)物則在Cl2作用下發(fā)生氧化直至礦化。

3）電絮凝反應(yīng)過程中，硬度離子通常伴隨著懸浮物一同被去除，但其去除趨勢(shì)有所不同，其中低電流密度和較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間利于除硬，較高電流密度則能實(shí)現(xiàn)快速除濁?；谔岣咛幚硇省⒔档湍芎暮彤a(chǎn)泥量等，設(shè)定電流密度8 mA/cm2、反應(yīng)時(shí)間20 min時(shí)，可達(dá)到最佳的除硬和除濁效果。

4）與化學(xué)混凝和超濾技術(shù)相比，電絮凝技術(shù)具有顯著的除硬除濁效果，并對(duì)廢水中的含共軛雙鍵的大分子物質(zhì)去除效果明顯，且具有無藥劑投加、無膜污染、反應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)。