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页岩气属于非常规油气田,为国家战略性新兴产业。根据《重庆市页岩气产业发展规划(2015~2020年)》,2020年重庆市年产量将达到200亿立方米,随之将产生大量固体废物,其中含有重金属、多环芳烃、石油烃等多种污染物质,其成分复杂、污染严重,若处置不当,极易对环境造成污染。因此对页岩气开采固体废物的污染特性和资源化环境风险开展研究是十分必要的。本论文通过资料调查和现场调研页岩气开采工艺,明确了固体废物的产生节点和处理工艺;确定页岩气开采固体废物及处理后残渣的污染特性;通过水槽浸出实验,探索掺入固体废物处理后残渣的免烧砖中污染物的释放过程和释放机制;在此基础上对应用于井场铺垫场景下的免烧进行环境风险评估,确定出免烧砖中污染物质的浓度限值。主要得到以下结论。(1)本文选取涪陵地区页岩气开采固体废物作为研究对象,通过资料调查和现场调研确定清水钻井岩屑产生在导管、一开及二开直井阶段;水基钻井岩屑产生在二开斜井阶段;油基钻井岩屑产生在三开水平井阶段。典型单井产生普通钻井岩屑(清水和水基钻井岩屑)和油基钻井岩屑分别约1085.44m~3和150 m~3~220m~3。(2)分析固体废物处理前重金属、多环芳烃和石油烃的浓度。发现水基钻井岩屑Ba元素明显高于其他重金属;∑PAHs以4环PAHs为主,浓度未达到《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》(GB5085.6-2007)中规定浓度。油基钻井岩屑处理前Ba元素明显高于其他重金属,1号处置站重金属浓度明显高于其他处置站;∑PAHs浓度最高的为7号站,以5-6环PAHs为主(74.49%)而188钻井平台、1号和2号站都以4环PAHs为主;石油烃含量范围为112400.96mg/kg~212770.14mg/kg。(3)分析固体废物处理后重金属、多环芳烃和石油烃的浓度。发现水基钻井岩屑残渣中Cr、Ni、Cu、Zn、Pb的浓度分别增加了2.2、1.8、1.4、8.0、0.9倍,∑PAHs浓度增加了2.8倍。油基钻井岩屑残渣重金属浓度变化规律不明显,多环芳烃的浓度范围为26.32mg/kg~89.48mg/kg,1号、2号和7号处置站∑PAHs去除率分别为72.49%、95.31%和92.99%,石油烃去除率分别为88.99%、93.89%、93.19%。(4)根据现场分析选择制备免烧砖作为资源化利用途径,实验室模拟研究免烧砖应用场景下污染物浸出规律,对免烧砖进行健康风险评估。发现两种免烧砖的重金属有效释放量浓度明显大于累积释放量浓度,且浓度最高的均为Ba。两种免烧砖中Ba累积释放量最大,Cr、Ni、As、Ba均呈低速率释放。掺入水基钻井岩屑的免烧砖在整个浸出过程中Ni、As的释放机理为扩散控制作用,Cr为表面冲刷,Ba为溶解作用,掺入油基钻井岩屑的免烧砖Cr、Ni、As、Ba的释放机理为扩散控制作用。两种免烧砖的苯并(a)芘的最大释放量均大于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的规定。(5)通过环境风险评估得出免烧砖颗粒摄入、皮肤接触、扬尘吸入、饮用地下水途径的累计致癌风险为可接受水平。苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、苯并(ghi)苝的所有暴露途径的综合致癌风险均为可接受水平。利用免烧砖铺设通井路和铺垫井场的场景下,需要求免烧砖中苯并(b)荧蒽小于18.7mg/kg,苯并(k)荧蒽小于180mg/kg,苯并(a)芘小于18.7mg/kg,苯并(ghi)苝小于180mg/kg。