油页岩原位开采对部分地下水指标影响的分析

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2136

化工进展 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (8): 4057-4064.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2136

油页岩原位开采对部分地下水指标影响的分析

纪冬丽¹^,³^,⁴(), 叶际亮¹^,³, 何少林²^,⁴, 苑宏英¹^,³^,⁴(), 徐龙谭¹^,³, 李若琳¹^,³, 王帅¹^,³, 宋阳²^,⁴, 齐志斌²^,⁴, 葛雁冰²^,⁴

^1.天津城建大学环境与市政工程学院，天津 300384
^2.北京中陆咨询有限公司（中国石油规划总院），北京 100089
^3.天津城建大学天津市水质科学与技术重点实验室，天津 300384
^4.国家油页岩生态环境分中心，北京 100089

收稿日期:2021-10-17 修回日期:2022-02-06 出版日期:2022-08-25 发布日期:2022-08-22
通讯作者: 苑宏英
作者简介:纪冬丽（1989—），女，博士，实验师，研究方向为土壤及地下水污染修复。E-mail：yy_cugb@163.com。
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFA0705504)

Analysis of influence of oil shale in-situ mining on some groundwater index

JI Dongli¹^,³^,⁴(), YE Jiliang¹^,³, HE Shaolin²^,⁴, YUAN Hongying¹^,³^,⁴(), XU Longtan¹^,³, LI Ruolin¹^,³, WANG Shuai¹^,³, SONG Yang²^,⁴, QI Zhibin²^,⁴, GE Yanbing²^,⁴

^1.School of Environmental and Municipal Engineering, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
^2.Beijing Zhonglu Consulting Co. , Ltd. (Petrochina Co. , Ltd. Planning Headquarter), Beijing 100089, China
^3.Tianjin Key Laboratory of Aquatic Science and Technology, Tianjin Chengjian University, Tianjin 300384, China
^4.The Ecology and Environment Branch of State Center for Research and Development of Oil Shale Exploitation, Beijing 100089, China

Received:2021-10-17 Revised:2022-02-06 Online:2022-08-25 Published:2022-08-22
Contact: YUAN Hongying

摘要/Abstract

摘要：

目前，油页岩原位开采主要集中于开采技术和工艺研究，针对开采导致的地下水环境风险影响的研究鲜有报道，该方面的研究可为建立油页岩原位开采地下水环境风险水平定量化评价模型奠定基础。本文首先对在不同热解温度、空气气氛和0.1MPa压力条件下产生的粒径≤2mm的油页岩及热解残渣进行了失重率、比表面积、元素及矿物成分分析；其次，在不同热解温度和浸取时间的条件下，通过浸取实验探究了油页岩原位开采后对地下水质量指标pH、色度、硫酸盐、氨氮和化学耗氧量（COD_Mn）的影响。结果表明：油页岩失重率与比表面积的变化规律呈现负相关性；浸取液中各项地下水质量指标主要受有机质含量、岩石组分及各元素占比变化的影响；pH和色度受热解温度及浸取时间共同影响，热解温度对硫酸盐、氨氮和COD_Mn会产生较大影响。油页岩原位开采对地下水质量存在一定的影响，在开采时需采取适当的风险防范措施。

关键词: 油页岩, 原位开采, 热解, 渗透, 浸取, 地下水

Abstract:

At present, the study of oil shale in-situ mining is mainly focused on exploitation technology and process, and there are few reports on the impact of groundwater environmental risk caused by exploitation, which can lay a foundation for the establishment of quantitative evaluation model of groundwater environmental risk level of oil shale in-situ mining. Firstly, the weight loss ratio, specific surface area, element and mineral composition of oil shale and pyrolysis residue with particle size ≤2mm produced at different pyrolysis temperatures, air atmosphere and 0.1MPa were analyzed. Secondly, the effects of oil shale in-situ mining on pH, chroma, sulfate, ammonia nitrogen and chemical oxygen demand (COD_Mn) of groundwater quality indexes were investigated through leaching experiments at different pyrolysis temperatures and leaching times. The results showed that there was a negative correlation between weight loss rate and specific surface area of oil shale. The groundwater quality indexes in the leaching liquid were mainly affected by the change of organic matter content, rock composition and the proportion of each element. Meanwhile, pH and chroma were affected by pyrolysis temperature and leaching time, and pyrolysis temperature had great influence on sulfate, ammonia nitrogen and COD_Mn. Oil shale in-situ mining has a certain influence on groundwater quality, and appropriate risk prevention measures should be taken during exploitation.

Key words: oil shale, in-situ mining, pyrolysis, permeation, leaching, groundwater

中图分类号:

X824

纪冬丽, 叶际亮, 何少林, 苑宏英, 徐龙谭, 李若琳, 王帅, 宋阳, 齐志斌, 葛雁冰. 油页岩原位开采对部分地下水指标影响的分析[J]. 化工进展, 2022, 41(8): 4057-4064.

JI Dongli, YE Jiliang, HE Shaolin, YUAN Hongying, XU Longtan, LI Ruolin, WANG Shuai, SONG Yang, QI Zhibin, GE Yanbing. Analysis of influence of oil shale in-situ mining on some groundwater index[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2022, 41(8): 4057-4064.

图/表 10

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名称	型号	厂商
电子天平	BSA224S	德国赛多利斯贸易有限公司
超纯水机	UPHW系列	四川优普超纯科技有限公司
马弗炉	SX-G07102	天津中环电炉股份有限公司
BET比表面积测定仪	TriStar Ⅱ	美国麦克公司
雷磁便携式pH计	PHB-4	上海仪电科学仪器股份有限公司
雷磁便携式水质色度仪	DGB-421	上海仪电科学仪器股份有限公司
离子色谱仪	ICS-1500	美国戴安公司
紫外可见光分光光度计	DR6000	美国哈希公司
多参数水质测定仪	LH-3B	北京连华永兴科技发展有限公司

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热解温度/℃	O	Na	Mg	Al	Si	P	S	K	Ca	Ti	Cr	Mn	Fe	As	Cd	Pb
原岩	55.60	3.68	0.86	8.97	22.30	0.11	0.59	2.76	0.78	0.38	0.03	0.08	3.64	0.00	0.01	0.21
100	55.27	3.61	0.87	9.15	22.65	0.08	0.53	2.84	0.63	0.41	0.05	0.04	3.63	0.01	0.01	0.22
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热解温度/℃	O	Na	Mg	Al	Si	P	S	K	Ca	Ti	Cr	Mn	Fe	As	Cd	Pb
原岩	55.60	3.68	0.86	8.97	22.30	0.11	0.59	2.76	0.78	0.38	0.03	0.08	3.64	0.00	0.01	0.21
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热解温度 /℃	石英	方沸石	长石	云母	绿泥石	石膏	黄铁矿	磷灰石	其他
原岩	9.6	29.9	26.7	7.9	3.8	1.1	1.4	0.8	18.8
100	9.3	31.7	23.0	8.8	3.5	0.7	1.4	1.0	20.6
200	8.7	28.5	28.7	9.2	3.3	—	1.2	1.4	19.0
300	9.9	28.2	26.6	10.3	2.8	—	1.4	1.5	19.3
400	9.9	25.6	28.7	11.1	2.1	—	—	0.7	21.9
500	10.2	23.3	30.1	12.0	1.8	—	—	—	22.6

油页岩原位开采对部分地下水指标影响的分析

Analysis of influence of oil shale in-situ mining on some groundwater index

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