前沿科技之用海綿凈化頁巖返排水

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所謂壓裂技術，是指利用高壓泵向頁巖層中注入大量液體（壓裂液），以使巖層被壓開并產生裂縫，釋放天然氣。壓裂結束之后，30%~70%的壓裂液會被抽回地面，這就是所謂的“返排水”。反排水成分復雜，含有壓裂液添加劑、懸浮固體顆粒，碳氫化合物、硫化氫氨氣等雜質，是最難處理的工業廢水之一。對于反排水中的碳氫化合物，目前主要通過重力分異去油技術處理，這類技術成本相對較高，處理速度較慢。

7 g! L/ n+ a& {$ D* X2012年9月25日，在美國休斯頓召開的第三屆世界頁巖氣峰會上，AbTech公司憑借其水處理產品“智能海綿”（Smart Sponge）獲得本年度技術創新獎。

“智能海綿”由一種高度親油疏水的彈性聚合材料制成，可以吸附三倍于自身重量的油。當吸油到飽和狀態時，海綿會變成硬塊，將油永久性的固定在內。
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; [! \) g1 f8 g3 O智能海綿多被加工成圓柱形、墊狀，或者其他任意形狀。將其填充在過濾柱中，可用于吸附頁巖氣返排水中的碳氫化合物。據AbTech對《福布斯》公布的數據，將“爆米花”狀的智能海綿放入水槽中，每分鐘能夠凈化300加侖水（約合1.14m³）。
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AbTech公司表示，智能海綿可以吸附廢水中99.9%的碳氫化合物。經其處理后的水，既可直接在其他鉆井中繼續使用，也可以排入自然水體。

對于使用過的智能海綿，目前的處理方法是作為常規垃圾進行填埋。這不僅可能對環境造成新的污染，而且也是一種巨大的浪費——吸滿了油的海綿具有很高熱值，一定程度上可以說它們是塊狀燃料。

AbTech公司的創始人、智能海綿的發明人之一格倫·林克（Glenn Rink）表示，公司正在研發能夠通過燃燒智能海綿發電的設備。這樣，頁巖氣開采中的水處理過程將建成“閉合”系統——系統用海綿吸附反排水中的油，再用燃燒海綿產生的熱值可以自己提供電力。

頁巖氣反排水的凈化處理分為兩種，作為壓裂液再利用，或者排放到自然水循環系統中。中國科學院大學長期從事頁巖氣開發與儲層改造研究的王國昌博士表示，碳氫化合物在頁巖氣反排水中的含量較低，如果打算將反排水作為壓裂液再利用，則無需去除其中的碳氫化合物。而其它非常規油氣，如致密砂巖油、致密砂巖氣、頁巖油以及煤層氣等，在開采過程中同樣需要大規模的水力壓裂，而且產生的反排水中碳氫化合物含量可能更高，如不有效凈化，會影響反排水作為壓裂液再利用的使用效果。相應地，這些非常規油氣的開發過程中，對凈化反排水中碳氫化合物的技術和產品需求也更大。

  [( O+ B( `- Z+ w6 ?3 ^5 |3 A我國淡水資源匱乏，通過凈化反排水使之重新回到自然水循環系統中也同樣重要，智能海綿可能會有潛在的市場。