天然气净化厂废水处理过程中溶解性有机物的变化

溶解性有机物(DOM)是废水达标排放标准的重要考虑因素,综合分析废水中DOM的分子组成是对其高效去除的前提。以某天然气净化厂废水为研究对象,采用傅里叶变换离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)和三维荧光光谱(3D-EEMs)从分子层面深入分析氧化过程中DOM的荧光性质、分子组成、质荷比、分子转化。EEM结果表明,废水中主要以类腐殖质物质为主,其次为富里酸类物质。O_(3)/H_(2)O_(2)氧化降低了类腐殖质物质的荧光强度,但DOM降解受限于臭氧与富含电子有机物的反应特性;而O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton联合氧化能大幅降低总荧光强度,有效去除类腐殖质。FT-ICR MS结果表明,O_(3)/H_(2)O_(2)氧化去除了部分CHO类、CHON类DOM,但对CHOS类、CHONS类DOM的去除效果欠佳。多环芳烃和高度不饱和的化合物被臭氧降解为脂肪族类化合物,增加了CHO类DOM含氧量。O_(3)/H_(2)O_(2)-Fenton氧化对CHOS类、CHONS类DOM具有较好的去除效果,去除了大部分多酚化合物,生成具有含氧量更低和饱和度更高的DOM。同时,联合氧化极大地缓解了超滤膜污染,去除了大部分可逆污染和不可逆污染。

过一硫酸盐/高铁酸盐体系处理页岩气压裂返排液实验研究

针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究过一硫酸盐(PMS)/高铁酸盐(Fe(VI))体系氧化其中有机物的可行性。对比了活化PMS的不同方式及不同氧化工艺;设计了L_(16)(4~4)正交实验优化氧化反应参数;考察了该体系在氧化的同时达到的混凝和软化效果。结果表明,PMS/Fe(VI)体系在最佳反应条件下(即PMS的浓度为1 800 mg/L,Fe(VI)浓度为1 200 mg/L,pH为5,反应温度为35℃时)TOC的去除率为46.4%,其中各因素的贡献值分别是19.34%、51.31%、15.38%、13.68%。在高效矿化有机物的同时能去除返排液中99.5%的总悬浮固体(TSS)和95.2%的Ba^(2+)。研究结果可为页岩气压裂返排液预处理工艺单元的设计和运行提供参考。

钻井滤液中硫酸根去除方法研究

钻井滤液中硫酸根(SO_(4)^(2-))浓度高、复配钻井液性能差是海上钻井滤液循环利用面临的主要难题之一。文章以钻井滤液为研究对象,分别探究了钙盐沉淀法和钙矾石沉淀法对SO_(4)^(2-)去除的影响,提出了钙盐-钙矾石沉淀法去除SO_(4)^(2-)的技术。结果表明:钙盐沉淀法或钙矾石沉淀法处理后,钻井滤液中的SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度无法满足钻井滤液回用要求(SO_(4)^(2-)≤4000 mg/L;Ca^(2+)≤500 mg/L);钙盐-钙矾石沉淀法处理后钻井滤液中SO_(4)^(2-)和Ca^(2+)浓度可分别降至2218 mg/L和465 mg/L,满足钻井滤液回用要求。反应条件为:钙盐沉淀法中投加12000 mg/L的CaCl_(2)溶液,钙矾石沉淀法中,Al/S摩尔比(IAS)和Ca/S摩尔比(ICS)分别为1.25和2.5。研究结果可为钻井滤液中SO_(4)^(2-)处理工艺单元的设计和运行提供参考。

美国页岩气压裂返排液处理技术现状及启示

水力压裂技术是目前页岩气开发依靠的主要储层改造手段,但采用该技术开采页岩气对水资源的消耗情况和压裂施工完成后返排液如何处置则引起了人们广泛的关注。为此,以美国Marcellus页岩区和Barnett页岩区为例,分析整理了其压裂返排液的水质特点与处置方式。在系统归纳美国页岩气开发过程中形成的返排液管理路线的基础上,从处理回用和处理外排两个方面介绍了返排液处理技术现状及研究进展。结论认为:从目前国外应用和研究现状来看,页岩气压裂返排液处理的理论和技术是相对成熟的。进而结合我国页岩气开发的形势,提出了符合实际的压裂返排液处理技术研究框架,明确了研究主题,提出了研究方向和目标建议:①完善页岩气压裂返排液深井灌注技术标准体系;②开展页岩气压裂返排液处理回用技术研究,研发耐盐耐硬度压裂液体系及配方;③开展其他废水回用配制页岩气压裂液体系或无水压裂可行性研究;④探索压裂返排液外排技术应用的可能性。以期为上述热点问题的最终解决提供技术思路。

四川盆地南部地区页岩气开发及其减污降碳再认识

为助推中国页岩气持续高质量发展,在溯源页岩气环境争议的基础上,结合四川盆地南部地区(以下简称川南)十余年来页岩气开发实践,总结了国内对页岩气开发生态环境影响的新认识,系统介绍了中国自主创新形成的页岩气清洁开采技术,并指明了下一步技术发展的方向。研究结果表明:①页岩气环境问题的广泛关注始于2009—2011年,经过激烈讨论,美国学术界主流意见认为,页岩气开发存在生态环境风险,但通过合理取水、确保井筒质量、妥善贮存和处置压裂返排液及钻井固体废物等措施可有效防范;②页岩气开发对中国温室气体排放量贡献有限,不会必然污染地下水环境,绿色开发应重点关注低碳钻井和压裂、废弃物处置、地下水保护等方向;③“电代油”钻井和压裂实现了施工过程无直接温室气体排放,川南页岩气压裂返排液在处理回用基础上已实现处理外排,油基岩屑处置对规模开发的制约也因热脱附技术的进步而突破;④页岩气清洁开采技术仍应在深度降碳、稳定减污、持续增效等方面开展技术创新和管理创新工作。结论认为,基于10余年来对中国页岩气开发生态环境保护的探索与再认识,可为中国未来页岩气绿色高效开发提供有益参考和借鉴。

流化床飞灰固化焚烧飞灰效果及微观分析

以深圳某垃圾焚烧厂焚烧飞灰为例分析了焚烧飞灰的性质和重金属毒性。结果表明,飞灰中Pb和Cr超出TCLP阈值,必须进行稳定化处理。以流化床飞灰为主要成分配制固化材料,按不同比例掺入焚烧飞灰进行固化实验,结果表明,实验范围内重金属固定效果良好。微观测试显示,固化过程主要产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石等,通过物理包胶、物理吸附、复分解沉淀反应和同晶替代等作用抑制重金属浸出。

不同聚乙烯醇纤维掺量对油基岩屑热解残渣水稳基层的性能影响

油气勘探开采过程中不可避免地会产生油基岩屑,油基岩屑热解残渣的科学处理和高效利用是制约油气绿色高效开发的一个难点。为了解决油基岩屑热解脱油残渣(以下简称残渣)堆积及潜在环境风险问题,充分资源化利用残渣,基于残渣制备井场公路路面基层可行性研究基础上,分析了不同残渣掺量下水泥稳定碎石基层(以下简称基层)力学与耐久性能,研究了不同聚乙烯醇(以下简称PVA)纤维掺量对基层性能优化情况,并探究了基层强度形成机理。研究结果表明:①残渣中重金属含量和多环芳烃含量均未超过国家相关标准限值,且残渣具有替代基层中细集料的潜能;②残渣掺量的增加对基层无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻融性能均具有一定的负效应,残渣掺量高于30%时基层强度不能满足国家相关标准;③PVA纤维的适量添加对基层力学与耐久性能均具有增强作用,掺入0.15%PVA纤维时,可提升残渣掺量至40%;④基层主要矿物为钙钒石、氢氧化钙、石英和重晶石,其在体系内共同作用赋予基层基本强度,同时PVA纤维具有“增强加韧”作用,进一步提高了基层性能;⑤基层中重金属和多环芳烃的致癌风险值和非致癌物危害商分别低于10-6和1,环境风险在可接受水平内。结论认为,研究结果为残渣的资源化利用提供了技术参考,必将助力油基钻井液更广泛地使用,将保障更多油气的高效勘探和开发。

矿渣胶结材固化处理垃圾焚烧飞灰

垃圾焚烧飞灰经测试,重金属Pb和Cr超出浸出毒性标准,被认为是一种危险废物,必须加以稳定化处理。水泥熟料激发的矿渣胶结材(CS)按25%、30%、35%和45%的比例掺入焚烧飞灰中,测试飞灰固化体7、28、60d的强度、重金属浸出浓度及固化体的水化产物。结果表明,掺入矿渣胶结材后的飞灰固化体60d养护后均达到填埋标准。矿渣掺量35%时,飞灰固化效果最优,28d就可以达标,表明焚烧飞灰与矿渣在合适的比例下可发生复合反应,形成超叠加效应,增强固化效果。

碱矿渣胶凝材料固化重金属污泥的研究

主要原材料为高炉矿渣的碱矿渣胶凝材料(HAS)、掺3%沸石的HAS、掺5%沸石的HAS、水泥等4种固化材料被用来固化人工合成含铅、镉、铬等重金属的污泥。污泥固化体中污泥与固化材的掺和比例为4:1。实验结果表明,HAS固化剂对重金属污泥的固化效果要好于水泥,其污泥固化体的无侧限抗压强度高于水泥固化体,同时其固化体的重金属浸出量明显低于水泥。沸石的掺入使HAS固化体的重金属浸出量减小,且随着沸石掺加量的增大,HAS固化体的重金属浸出量相应的减少。

试论中国环保主体的执行力

中国目前的环境状况十分严峻,环境质量恶化,并伴随着重大环境事故的发生。中国已经有了一整套环境保护的法律、法规,这让我们不能不考虑执行力问题。文章分析了中国环境保护的三大主体——企业、政府和社会公众在环境保护中的利益与责任,提出建立全社会协调合作的机制,以最大限度地提高三方环保的执行力。

川南页岩气压裂返排液典型有机污染物筛选研究

针对页岩气压裂返排液中复杂的有机污染物组成情况,研究了压裂返排液典型有机污染物的筛选机制,为压裂返排液处理外排的氧化阶段工艺选择提供依据。采用综合评分法对四川盆地南部长宁地区页岩气压裂返排液的典型有机污染物进行打分,建立包含毒性效应、生态效应和环境浓度效应3因素的评分机制,引入生物富集因子,辛醇水分配系数和大鼠经口半数致死剂量等参数,计算得出各有机污染物的综合评分,通过聚类分析,筛选出典型有机污染物。结果表明:压裂返排液中筛选出的典型有机污染物包括4-硝基苯酚、苯胺和邻苯二甲酸二丁酯。

页岩气压裂返排液的碱活化过硫酸钠氧化技术

目的针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究了碱活化过硫酸钠(NaOH/PS)氧化有机物的可行性。方法进行了过硫酸钠(PS)投加量、初始pH值、PS投加方式的单因素实验,进行了总有机碳(TOC)去除率动力学方程的拟合,开展了NaOH/PS体系反应机理的分析。结果NaOH/PS氧化页岩气压裂返排液最佳反应条件为PS质量浓度1500 mg/L,初始pH值为12,PS分4次投加,TOC去除率符合准二级反应动力学。通过EPR及淬灭实验,发现NaOH/PS氧化体系中的活性物质为SO_(4)^(-)·和OH·。结论研究结果可为页岩气压裂返排液中有机物去除装置的设计和运行提供参考。

漂染工业园污水厂实际运行中出现的问题及其对策

某漂染工业园污水处理厂实际运行过程中存在的加酸系统容量偏小、预处理系统容易堵塞、氧化沟系统曝气不足、鼓风机曝气系统故障多、污泥SVI值偏高以及污泥脱水机滤带损耗大、效率低等问题,分析了其各自产生的原因,并提出了相应的对策。通过改造加酸系统、更换格栅与排泥泵等预处理设备、抬高表曝机、增加氧化沟曝气设备、改造污泥脱水系统和调整运行方式等措施使上述问题得到了有效解决。

油基岩屑脱油残渣制备复合胶凝材料研究

针对油基岩屑脱油残渣末端处置难题,以脱油残渣作为辅助胶凝材料开展了制备复合胶凝材料的可行性研究。考察了不同原料配比对复合胶凝材料性能的影响,确定了最佳配比,探究了复合胶凝材料的水化过程。脱油残渣对复合胶凝材料基本性能具有负效应,在最佳配比条件下(熟料∶石膏∶脱油残渣∶矿渣=71∶4∶7.5∶17.5),复合胶凝材料性能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》P·C 32.5R等级要求。脱油残渣中硅铝质物质在熟料水化产生的OH-和Ca^(2+)作用下发生二次水化反应形成部分C-S-H凝胶以及钙矾石,进而与熟料水化形成的产物相互交错生长,赋予力学性能。利用脱油残渣制备复合胶凝材料有效解决脱油残渣末端处置问题,从而为脱油残渣的资源化处置提供参考。

压裂返排液脱盐处理理论能耗计算

根据返排液普遍的水质条件,讨论反渗透、低温多效蒸发和机械蒸汽再压缩蒸发三种脱盐技术,并从热力学的角度分析比较了三种工艺的效率,得出三种工艺处理不同矿化度水质的理论能耗大小。结合实际应用情况,为页岩气开发过程中返排液处理外排的脱盐工艺提出了合理建议,脱盐工艺的确定需充分分析水质矿化度,针对高矿化度的水质,热蒸发法在理论上体现更高的脱盐效率。

四川盆地页岩气勘探开发进展、挑战及对策

2020年中国页岩气年产量已经超过200×10^(8) m^(3),创造了我国天然气发展史上的一个奇迹。四川盆地已经并将继续成为我国页岩气勘探开发的主战场。为了进一步推动我国页岩气大规模高效益开发,在全球新冠肺炎疫情蔓延和国内提出“碳达峰碳中和”目标的新形势下,从资源勘探、气藏工程、钻采工程和产业规制4个方面梳理了四川盆地页岩气勘探开发的进展和挑战,提出了实现页岩气大规模高效开发的对策建议。研究结果表明:①四川盆地页岩气大规模高效开发必须以中浅层页岩气持续稳产和深层页岩气规模建产为基础;②较之于北美地区,四川盆地页岩气勘探开发在地理环境、地质条件、钻采技术、产业规制等方面具有自身的特点,很难复制北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式,因此需要立足于“少井高产”的策略,一方面在页岩气井全生命周期,继续坚持采用地质工程一体化技术,开展“一体化研究、一体化设计、一体化实施和一体化迭代”,另一方面以问题为导向,从地质评价、开发政策、工程技术、产业规制等方面开展持续攻关,完善地质评价理论与技术、创新气藏工程理论与方法、研发降本增效工程技术、健全页岩气产业规制,形成技术要素与非技术要素协同促进的新格局。结论认为,该研究成果对于四川盆地乃至全国页岩气大规模高效益开发具有重要的借鉴指导意义。

以课题制为核心的化工专业实习方式改革与实践

为培养学生的工程素质,我校化工专业采用以课题制为核心的实习方式,将企业生产中的工程问题梳理、凝练成小课题,让学生分组完成,企业技术人员和学校教师共同指导,采用课题报告、答辩、过程表现、安全知识考核等方式评价学习效果。这种实习方式能有效培养学生的自学能力和研究能力,增强学生的团队合作、沟通交流能力和社会责任感,显著提高学生的工程素质,有助于学生在学科竞赛和课程学习中取得优异的成绩。

海上水基钻井岩屑制备硅酸盐水泥试验研究

目的针对海上水基钻井岩屑回收上岸的末端处置难题,采用水基钻井岩屑作为原料开展了制备水泥熟料的可行性研究。方法考察了不同煅烧温度对水泥熟料性能的影响,并确定了最佳制备工艺。结果在最佳制备工艺条件下(KH=0.92、SM=2.18、IM=1.61,950℃保温30 min,煅烧温度1400℃,保温40 min),水泥熟料性能满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》要求(f-CaO<1%,0.8μm筛余量为0.76%,初凝时间168 min,终凝时间282 min,28天抗压强度45.86 MPa),重金属浸出含量低于GB 30760-2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》限值。结论内掺水基钻井岩屑不仅降低了水泥熟料的烧成温度,而且未改变水泥熟料的主要矿物相,从而为海上油气田水基钻井岩屑回收上岸后的资源化处置提供参考。

海上钻井岩屑制备免烧砖及机理研究

为解决海上钻井岩屑上岸后末端处置问题,探讨了利用海上钻井岩屑制备免烧砖的可行性。以渤海钻井岩屑为例,测试了其化学组成、粒径分布,并评估火山灰活性。考察了钻屑掺量对免烧砖抗压强度、吸水率、软化系数以及抗冻融性能的影响。分析了免烧砖强度形成机理,测试了最佳条件下污染物浸出特性。结果表明:免烧砖中钻井岩屑与水泥水化产生的水化硅酸钙、钙钒石等物质相互胶结形成致密结构,保证了砖体基本性能,同时少量参与二次水化反应,在一定程度上弥补了砖体性能损失。钻井岩屑的最佳掺量为20%,所制备的免烧砖性能符合JC/T 422—2007《非烧结垃圾尾矿砖》MU15等级要求;最佳条件下试样浸出液呈碱性,COD符合GB 8978—1996《污水综合标准》Ⅰ级标准要求,氯化物去除率达92.3%。

石油炼制工程课程现场教学模式的探索与实施

针对石油炼制工程课程传统课堂教学中理论与工程实践结合度不高、学生学习兴趣和主动性较差等问题,西南石油大学利用化工专业学生在炼厂实习的机会,开展该课程的现场教学,通过重构教学内容,采用"思学用"融合、任务驱动、构建知识网络、增加跨学科知识等教学方法,强化培养学生解决复杂工程问题的能力,并全程贯穿"课程思政";通过开放式考题、过程化和多样化的考核方式,客观评价学生的学习能力和学习效果。3年的教学实践表明,现场教学模式取得了较好的效果,显著提升了学生的工程能力、研究能力、自学能力、安全环保意识和社会责任感。