废弃钻井液酸化-氧化-中和-生物降解组合处理工艺的实验研究.docx

学兔兔 www. xuet ut 第 2 6 卷 第 3 期 2009年5月 钻 DRILLING 井 液 FLUID 与 完 井 液 COMPLETION FLUID Vol.26 May No.3 2009 文章编号：1001-5620(2009)03-0070-03 废弃钻井液酸化-氧化-中和-生物降解 组合处理工艺的实验研究 鲁彪1 钟宇1 陈晓东1 黄卫星1 李文龙2 (1.四川大学化学工程学院，成都；2.中国石油西南油气田分公司川西北环境节能监测中心，四川绵阳) 摘要 针对四川气田高浓度废钻井液，提出采用酸化破胶、固液分离、Fenton 试剂氧化、CaO 中和预处理和微 生物降解组合工艺，使出水达到国家排放标准。实验表明，废钻井液酸化后的pH 值小于5时，固液分离效果较好； 初始 pH 值为3～4、H?O? 加量为0.5～0.6mol/L、反应时间大于2.5 h 时，Fenton试剂催化氧化反应的处理效果 最佳；利用CaO 中和试剂的絮凝作用，能进一步降低CODc.值；在微生物降解处理中，活性污泥中的微生物经过筛 选、驯化，可显著提高其对废水处理液中有机物的氧化分解能力和降解效率，出水 CODc,值可稳定小于100 mg/L。 该组合处理工艺实现了废钻井液的无害化处理，具有运行成本低、处理彻底、无隐患等特点。 关键词 废弃钻井液；环境保护；酸化破胶；固液分离；Fenton 氧化；中和；微生物降解 中图分类号： TE922 文献标识码：A 油气井钻探过程中产生的大量废弃物主要是废 弃钻井液、循环系统渗漏散落钻井液、岩屑、钻井设 备冲洗废水、油类等组成的稳定胶态悬浮体，其组 成成分非常复杂，并且随废弃钻井液的种类和油气 田地质条件变化很大，含有的污染物主要包括高分 子有机聚合物(酚类、酯类、芳烃、烷烃、酰胺等)、重 金属(汞、铜、铬、镉等)、钻井液添加剂等[23],是目前 油气田非常严重的污染源之一 。若不经过有效处 理，废弃钻井液将会对周围的环境尤其是土壤及地 表水、地下水质造成严重污染[45],并可污染动植物， 具有严重的安全隐患。 目前，油气井废钻井液的处理主要有化学混凝、 化学氧化、固化和生物处理法。混凝处理对悬浮物 和胶体的去除率较高，但对水溶性有机物难除去，特 别是对钻井后期废水和深井废水的处理效果不 好。而生物处理法不可直接用于高浓度的钻井废 水处理。钻井污水成分的复杂性使单一 的处理方法 处理效果和稳定性较差。针对气田高浓度废钻井 液，首先进行酸化破胶及固液过滤分离，再针对其中 液相分离物进行无害化处理[68]。研究了固液过滤 分离后，滤液的 Fenton 氧化- 中和-微生物降解组合 处理工艺。采用 Fenton 试剂对滤液进行化学氧化 预处理，不仅能有效降低其COD 值，还可增强其可 生化性，最终通过微生物降解处理，使出水达到 GB8978—1996 二级标准。 1 室内实验 1.1 废钻井液来源及性质 取四川气田邛西006-X3 井的废钻井液，其颜色 呈黑褐色、黄褐色，伴有一定臭味，其 pH 值 为 9 ~ 11,CODc. 值为23000～27000 mg/L, 密度为1. 1~ 1.4g/cm3, 液相含量大于70%。 1.2 实验方法 针对不同浓度范围的废钻井液，通过试验筛选 酸化破胶剂及其加量和固液分离条件；然后采用 Fenton 试剂对滤液进行化学氧化和 CaO 中 和 处 理，滤液最后在生化反应器中经过微生物降解处理； 实验过程中将对各水质指标进行检测分析，生化反 应器为有机玻璃材料制成的筒形容器，直径为10 cm, 高度为70 cm, 有效容积为4.08 L; 并且在微生 物降解过程中，利用充气泵进行适当曝气，促进微生 物 有 氧 降 解 有 机 物 。pH 值 采 用pHScanWP-2 型 基金项目：中国石油西南油气田分公司川西北气矿科学研究与技术开发项目(2007-13)。 第 一 作 者 简 介 ：鲁彪，四川大学在读硕士研究生，主要研究方向为化工工程机械专业。地址：四川省成都市四川大学西区 化工学院；邮政编码610065;电话(028 学兔兔 www. xuet ut COD去除率/% COD去除率/% COD。/(mg/L) 第 2 6 卷 第 3 期 鲁彪等：废钻井液酸化-氧化-中和-生物降解组合处理工艺的实验研究 71 酸度计测定，COD 值采用重铬酸钾法测定，悬浮物 的测定采用称量法，色度采用稀释倍数法测定。 2 实验结果与讨论 2.1 酸化处理[9] 对Al? (SO?)? 、AICl ?