0前言

　　页岩气是一种新型的低碳、清洁以及高储量的十分规自然气资源，具有产量高、消费周期长等优点，已成为全球能源范畴以及油气资源勘探开发的焦点。但对页岩气资源大量的开发，也形成了温室气体排放、辐射、空气污染、以及采出水污染等多种环境问题。其中，采出水对水环境带来的污染问题日趋严重，惹起了各方面的普遍关注。目前，页岩气开采的主要方式为水力压裂技术，该技术是应用高压将大量的淡水、化学药剂以及沙子的混合物注入地层，进而对页岩层实行液压破碎，以将其中的自然气资源释放出来。

　　页岩气开采过程中产生的废水主要来自于压裂液、返排水以及产出水，其成分复杂，包含了悬浮有机物、油脂、自然放射性物质、重金属、酚类、酮类等多种污染物E。水力压裂技术产生的废水含盐量较高，溶解性总固体(TDS)含量普通为10000-300000mg/L，且含有重金属As。页岩气开采过程中产生的废水中含有重金属As，As是一种具有高毒性的类金属元素，水体中As含量超标将会对人体和环境形成严重危害。若不对该废水实行妥当处置，将会对环境形成宏大影响。

　　目前，含As废水的主要处置技术有混凝法、沉淀法、离子交流法、膜别离法、吸附法以及生物法。近年来，有诸多研讨学者应用重金属捕集剂对废水中的重金属实行有效去除。胡运俊等人问经过制备不同的重金属捕集剂，对水中微量Hg(II)去除实行了讨论研讨;刘志勤等人网制备了一种重金属捕集剂，对重金属Cu2+和Ni2+有很好的去除效果；Navarro等合成了一种重金属捕集剂，在废水中非过渡金属离子浓度较高的条件下，对废水中Cu2+、Ni2+、CO2+、Pb2+和Zn2+仍具有较好的去除才能；Matlock等人合成的一种重金属捕集剂处置含汞、铅废水，去除率都在99%以上。重金属捕集剂能够和重金属离子实行络合以产生难溶于水且稳定的螯合物呦。重金属捕集剂处置效果不受pH值以及共存离子的影响，而吸附法具有本钱低、效果好以及回收应用率高等优点，近年来得到了普遍的应用。目前，关于高COD、高含盐量的页岩气采出含As废水处置尚无报道，因而本研讨采取捕集别离+深度吸附复合工艺，对页岩气采出含As废水中的As实行有效去除，处置后的出水契合GB3838-2002《地表水环境质量规范》HI类水质规范。

　　1 实验资料与办法

　　1.1资料

　　1.1.1主要试剂

　　聚丙烯酰胺(PAM)为市售废品，重金属捕集剂MRT-M12与重金属吸附资料均为实验室按比例制备。

　　1.1.2主要仪器

　　多头测速磁力搅拌器(HJ-6B，金坛市盛威实验仪器厂)、爬动泵(BT600S，上海重逢科学仪器有限公司)、便携式pH测定仪(FB10，杭州艾普仪器设备有限公司)、便携式TDS测定仪(DDBJ-350，上海精细仪器仪表有限公司)。

　　1.1.3水样

　　实验水样来自于四川某气田页岩气开采作业排出废液。

　　1.2实验与剖析办法

　　1.2.1实验办法As捕集过程。

　　取1L含As水样置于多头磁力搅拌器中，调理转速为550r/min，参加一定量10%重金属捕集剂溶液，反响30min后，再分别参加2%PAM溶液，搅拌反响5min后，静置15min，取上清液过滤后测定水质pH值与COD、TDS、SS和As的含量。

　　深度吸附反响。参加一定量吸附剂，将将最佳As捕集剂投加量下的反响后滤液应用爬动泵从一级吸附柱底部通入，爬动泵的流量为10bv/h，分别测定一级出水、二级出水pH值与COD、TDS、SS和As的含量。页岩气采出含As工业废水处理工艺流程见图1。

　　1.2.2剖析办法

　　实验过程中pH值、COD、TDS、SS以及As的剖析检测办法见表1。

　　2 实验结果与讨论

　　2.1低浓度含As废水As去除效果研讨

　　2.1.1MRT-M12投加量的影响

　　将原水水质条件pH值7.25、COD浓度为976.82mg/L、TDS浓度为19.44g/L、SS浓度为171mg/L、As浓度为0.55mg/L的1L废水分别参加编号为1#、2#、3#、4#的反响器中，再分别参加10%MRT-M12捕集剂1、4、8、12mL，反响30min后，再各参加1mL2%PAM溶液，搅拌反响5min后，静置15min，测定上清液的pH值以及COD、SS、TDS和As的含量，并计算其去除率，结果见图2。

　　由图2可知，不同投加量下溶液的pH值变化不大，均在7左右。当MRT-M12投加量从0.1g/L上升到1.2g/L时，COD、SS以及TDS的去除率简直没有变化，COD的去除率均大于30%，SS的去除率均大于94%，关于TDS，简直没有去除效果。阐明MRT-M12关于SS的去除具有较好的效果，但是MRT-M12投加量含质变化对COD、SS以及TDS的去除简直没有影响。As的去除率随着MRT-M12投加量的增加而增加，当投加量从0.1g/L上升到1.2g/L时，As的去除率从61.8%升高至80%，但当MRT-M12投加量大于0.8g/L时，关于As的去除率没有明显增加，趋于平缓趋向。为思索工程应用中经济本钱的问题，本实验关于低浓度含神废水的处置选择0.8g/L作为最佳投加量来实行实验。

　　2.1.2深度吸附工艺的影响

　　将1L在MRT-M12最佳投加量下实行As捕集反响过后的溶液连续经过一级和二级吸附柱，然后分别对一级和二级出水中的pH值以及COD、SS、TDS和As含量实行测定，结果见表2。

　　由表2能够看出，当1号原水与2号原水分别经过一级和二级过柱后，As含量均未被检出，阐明进一步的深度吸附过程对重金属As能够到达100%去除。但深度吸附关于TDS、SS简直没有去除效果，且一级、二级出水pH值均有所升高。

　　2.2高浓度含砷废水去除效果研讨

　　2.2.1MRT-M12投加量的影响

　　将原水水质条件pH值为7.20、COD浓度为981.72mg/L、TDS浓度为19.57g/L、SS浓度为195mg/L、As浓度为4.53mg/L的1L废水分别参加编号为1#、2#、3#、4#反响器中，再分别参加10%MRT-M12捕集剂1、4、8、12mL，反响30min后，再各参加1mL2%PAM溶液，搅拌反响5min后，静置15min，测定上清液pH值以及COD、SS、TDS和As的含量，并计算其去除率，结果见图3。

　　由图3能够看出，在不同MRT-M12投加量下，高浓度的含As废水中COD、SS以及TDS的去除率同低浓度含As废水处置结果简直分歧，变化甚微。高浓度的含As废水中As的去除率同样随着MRT-M12投加量的增加而增加，当投加量从0.1g/L上升到1.2g/L时，As的去除率从51.9%增加至97.8%，但当MRT-M12投加量大于0.8g/L时，As的去除率增加趋向变缓，同低浓度含砷废水处置结果分歧。为思索工程应用中经济本钱的问题，本实验对高浓度含砷废水的处置选择0.8g/L作为最佳投加量来实行实验。又由于捕集剂MRT-M12与As构成的沉淀质量较轻，难以实行自然沉降，所以需求应用高分子絮凝剂PAM的吸附架桥作用，使得质量较小的沉淀物絮凝产生比拟大的矾花，进而经过别离去除，以进步As的去除效果。研讨标明，絮凝剂PAM的参加主要起絮凝作用，关于重金属的去除效果微小。絮凝效果比照见图4。

　　2.2.2深度吸附工艺的影响

　　将1L在MRT-M12最佳投加量下实行As捕集反响过后的溶液连续经过一级和二级吸附柱，然后分别对一级和二级出水中的pH值以及COD、SS、TDS和As含量实行测定，并计算其去除率，结果见表3。原水与最终出水比拟见图5

　　从图5能够看出，最终的出水水质明澈透明，较原水在色度上有很大改善。

　　依据表3显现，经过一级和二级过柱柱后深度吸附的1号原水与2号原水，As含量均未被检出，标明深度吸附过程能够将重金属As完整去除。同低浓度含As废水处置效果分歧，深度吸附关于高浓度含As废水的TDS、SS简直也无去除效果，且一级、二级出水pH值也都有所上升。

　　3 结论与倡议

　　本研讨采用捕集别离+深度吸附复合工艺对页岩气采出的低浓度与高浓度含As废水实行了处置。在捕集别离过程中，重金属As捕集剂的最佳投加量为0.8g/L，且对低浓度的含As废水的COD、SS、TDS和As的最大去除率分别为33.5%、95.3%、0.36%和80%，对高浓度的含As废水的COD、SS、TDS和As的最大去除率为34.9%、96.4%、0.97%和97.8%。经过深度吸附的低浓度和高浓度含As废水中的COD、SS、TDS去除率变化不大，但重金属As含量未被检出，As排放可以到达GB3838-2002《地表水环境质量规范》HI类水质规范。进一步为实践工程中页岩气采出含砷废水处置提供技术支撑。