Wykorzystanie procesu elektroutleniania anodowego oraz koagulacji do podczyszczania zwrotnego płynu szczelinującego

• Autorzy: Kucharska M. A. , Ładyńska J. A. , Mierzejewski H. , Naumczyk J. H.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2018.7.5

Warianty tytułu

EN

Electrochemical oxidation process and coagulation in application to flow back fracturing fluid pre-treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W prezentowanej pracy zaproponowano dwustopniowy proces usuwania związków organicznych w zwrotnym płynie szczelinującym w oparciu o proces koagulacji i elektroutleniania anodowego. Maksymalny stopień zmniejszania wartości ChZT - 76.7% uzyskano w przypadku FeCl₃ przy pH 6,0 dla dawki 1250 mg/l Fe³⁺. Przy pH 8,5 był on słabszy - 62,8% (dawka 1000 mg/l Fe³⁺), ale objętość osadu pokoagulacyjnego była dwukrotnie mniejsza niż przy pH 6,0. Sumaryczny ubytek wartości ChZT dla procesu koagulacji + elektroutleniania anodowego wynosił: 75,3-80,3%. Wśród produktów elektroutleniania zidentyfikowano za pomocą GC-MS: 1,2,6-heksanotriol, 1,3-dibromo,3-metylo-butan, 7H-dibenzo[c,h]fenotiazyna, 1-chloro- 2-etenylo-1-metylo cyklopropan oraz 1,2-dibromo-1,2-dichloro etan.

EN

In presented studies a two-step process based on coagulation and anodic electrooxidation was proposed for pre-treatment of flow back fracturing fluid. The best results was obtained for FeCl₃ at pH 6.0 and dose of coagulant 1250 mg/l Fe³⁺ - 76.7% reduction of COD. At pH 8.5 the COD removal was lower 62,8% (1000 mg/l Fe³⁺), but the volume of the sediment was two times lower. The total COD removal for combined processes coagulation + electoroxidation was 75,3-80,3%. Among products identified after electrooxidation by GC-MS were: 1,2,6-hexsane triol, 1,3-dibromo,3-methylo-butane, 7H-dibenzo[c,h] fenotiazyna, 1-chloro-2-etenylo-1-metylo cyklopropane and 1,2-dibromo-1,2-dichloro etane.

Słowa kluczowe

PL

zwrotny płyn szczelinujący; gaz łupkowy; koagulacja; utlenianie anodowe; GC-MS

EN

flow back fracturing fluid; shell gas; coagulation; anodic electrooxidation; GC-MS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 7
• Strony: 263--268
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kucharska M. A.

• Wydział Instalacji Budowlanych Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, tel. [phone]

autor

Ładyńska J. A.

• Wydział Instalacji Budowlanych Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, tel. [phone]

autor

Mierzejewski H.

• Wydział Instalacji Budowlanych Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, tel. [phone]

autor

Naumczyk J. H.

• Wydział Instalacji Budowlanych Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Abramowska Anna, Dorota K. Gajda, Katarzyna Kiegiel, Agnieszka Miśkiewicz, Przemysław Drzewicz, Grażyna Zakrzewska-Kołtuniewicz. 2017. „Purification of flowback fluids after hydraulic fracturing of Polish gas shales by hybrid methods”. Separation Science and Technology 1-11.
• [2] Can He, Xuhan Wang, Wenshi Liu, Elise Barbot, Radisav D. Vidic. 2014. “Application of ceramic membranes and ion-exchange for treatment of the flowback water from Marcellus shale gas production”. Journal of Membrane Science 462: 88-95.
• [3] Gilmore K.R., C.S. Kirby, C.A. Kulish, M.E. Pritz, M.J. Higgins. 2009. “Characterization, geochemical modeling, and membrane treatment of „fracwater” related to horizontal hydraulic fracturing of Marcellus shale”. Pennsylvania Water Resources Research. Center 2009, http://water.usgs.gov/wrri/09grants/progress/2009PA95B.pdf (dostęp 28 grudnia 2012 r.).
• [4] Granops Marian, Zbigniew Firlit, Magdalena M. Michel, Jacek Granops. 2013. Przemysł Chemiczny 92 (5): 675-678.
• [5] Hickenbottom Kerri L., Nathan T. Hancock, Nathan R. Hutchings, Eric W. Appleton,Edward G. Beaudry, Pei Xu, Tzahi Y. Cath. 2013. “Forward osmosis treatment of drilling mud and fracturing wastewater from oil and gas operations”. Desalination 312 : 60-66.
• [6] Huang Li, Hongliang Fan, Haitao Xie, Zhiyao Huang. 2016. “Experimental study of treatment processes for shale gas fracturing flowback fluid in the eastern Sichuan Basin”. Desalination and Water Treatment. 57: 24299-24312.
• [7] Jiang Qiying, Jeffrey Rentschler, Roger Perrone, Kunlei Liu. 2013. “Application of ceramic membrane and ion-exchange for the treatment of the flowback water from Marcellus shale gas production”. Journal of Membrane Science 431: 55-61.
• [8] Karakulski Krzysztof, Marek Gryta, Antoni Morawski, Sylwia Mozia. 2011. „Treatment of wastewater from shale gas extraction”. Przemysł Chemiczny 91 (10): 2011-2015.
• [9] Kausley Shankar B., Chetan P. Malhotra, Aniruddha B. Pandit. 2017. „Treatment and reuse of shale gas wastewater: Electrocoagulation system for enhanced removal of organic contamination and scale causing divalent cations”. Journal of Water Process Engineering 16: 149-162.
• [10] Klimkiewicz Artur, Krzysztof Korczak. 2012 „Water utilization in terms of technological and environmental processes of shale gas exploitation” Resarch Reports Mining and Environment 3: 43-54.
• [11] Kong Fan-xin, Jin-fu Chena, He-ming Wang, Xiao-ning Liu, Xiao-mao Wang, Xia Wen, Chun-mao Chen, Yuefeng F. Xie. 2017. ”Application of coagulation-UF hybrid process for shale gas fracturing flowback water recycling: Performance and fouling”. Journal of Membrane Science 524: 460-469.
• [12] Kowalik-Klimczak Anna, Maciej Szwast, Paweł Gierycz. 2016. “Membrane process in treatment of flowback fluid from hydraulic fracturing of shale gas formations”. Przemysł Chemiczny 95(5): 648-952.
• [13] Miechel Magdalena M, Lidia Reczek, Marian Granops, Piotr Tomalak, Ryszard Okoński, Ewa Żytlewska.2013. “Study on pre-treatment on flowback water from the hydraulic fracturing of shale gas wellbore”. Przemysł Chemiczny 92(5): 679-681.
• [14] Miller Daniel J., Xiaofei Huang, Hua Li, Sirirat Kasemset, Albert Lee, Dileep Agnihotri, Thomas Hayes, Donald R. Paul, Benny D. Freeman. 2013. “Fouling-resistant membranes for the treatment of flowback water from hydraulic shale fracturing: A pilot study”. Journal of Membrane Science 437: 265-275.
• [15] Mingfang He, Xuan’ang Lai, Ningjun Li, Yuanxiang Xiao, Lei Shen, Xiaorui Liua, Zhanguo Ma, Yajuan Wang. 2015. “Recovery and treatment of fracturing flowback fluids in the Sulige Gasfield, Ordos Basin”. Natural Gas Industry B 2(5): 467-472.
• [16] Naumczyk Jeremi, Małgorzata Kucharska. 2017. “Electrochemical treatment of tannery wastewater-Raw, coagulated, and pretreated by AOPs”. Journal of Environmental Science and Health, Part A 52: 649-664.
• [17] Naumczyk Jeremi. 2001.“ Electrooxidation of Some Impurities in Its Application to Tannery Wastewater”. Publ. Office Warsaw Univ., Techn., Res. Pap., Environment. Eng., Warsaw, (in Polish).
• [18] Pietraszek W., J. Dziewota-Jabłońska. 2012. „Oczyszczanie wód po szczelinowaniu gazu łupkowego-aspekty technologii wodno-ściekowych”. Forum eksploatatora 5(62): 62-65.
• [19] Rosenblum James S., Kurban A. Sitterley, E. Michael Thurman, Imma Ferrer, Karl G. Linden. 2016. ”Hydraulic fracturing wastewater treatment by coagulation-adsorption for removal of organic compounds and turbidity”. Journal of Environmental Chemical Engineering 4: 1978-1984.
• [20] Stoll Zachary A., Casey Forrestal, Zhiyong Jason Ren, Pei Xua. 2015. “Shale gas produced water treatment using innovative microbial capacitive desalination cell, Journal of Hazardous Materials 283: 847-855.
• [21] Wind Bogumiła. 2013. „Brom jako potencjalne zagrożenie jakości środowiska wodnego w rejonach eksploatacji górniczej”. Gospodarka Surowcami Mineralnymi 29(2): 135-153.
• [22] Zhao Shanshan, Joel Minier-Matar, Shuren Chou, Rong Wang, Anthony Gordon Fane, Samer Adham. 2017. “Gas field produced/process water treatment using forward osmosis hollow fiber membrane: Membrane fouling and chemical cleaning”. Desalination 402: 143-151.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).