基于臭氧与超声氧化降低页岩气压裂返排液COD

作者：熊颖^*; 周厚安; 熊钢

来源：化工进展, 2022, 41(04): 1834-1839.

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-0731

• 页岩气
• 压裂返排液
• 臭氧
• 氧化
• 超声波

针对页岩气压裂返排液化学需氧量(COD)高，难以直接排放的问题，研究了臭氧氧化(O3)、超声氧化(US)和臭氧与超声联用氧化(O3+US)三种方式降低页岩气压裂返排液COD的效果。结果表明：O3+US因能产生更多的自由基而具有更好的降低COD效果。O3+US联用氧化返排液过程中，首先是臭氧直接氧化有机污染物生成醛酮等物质，然后再是自由基氧化降解，返排液颜色会出现特征变化。另外研究了水样pH、超声波功率、催化剂种类和加量、反应时间等因素对O3+US联用氧化降低COD的影响，结果表明其降低COD的效率随p H的增大而减小，随超声波功率的增大先增大后减小，随作用时间的延长而增大。综合考虑，推荐降低页岩气压裂返排液COD的氧化条件为：臭氧质量浓度42mg/L、p H为2.5左右、超声波功率800W、催化剂MnO2加量0.45g/L、反应时间100min，处理后COD降低68.17%。同时，降解动力学拟合分析显示MnO2催化下O3+US联用氧化降低页岩气压裂返排液COD的过程更符合二级动力学特征。

• 单位
  中国石油西南油气田分公司天然气研究院