鉆井廢水處理研究進展

鉆井廢水通常被認為是鉆井液的高倍稀釋液和油類的混合物，是油田廢水的重要組成部分。其中含有石油、重金屬鹽類、難降解的有機物、泥沙、細菌，病毒等有毒、有害物質，具有復雜性、多變形、分散性等特點。本文綜述了鉆井廢水的發展歷程，概括了鉆井廢水處理技術現狀，并介紹了鉆井廢水的處理工藝流程，提出只有利用組合工藝才能實現鉆井廢水的達標排放，以對其深入研究有所借鑒。

1、鉆井廢水處理的研究狀況

1.1 我國鉆井廢水處理的研究狀況

我國對鉆井廢水的研究起步較晚，但是發展很快。早在20世紀80年代中期，國內各油田、高等院校和科研院所就開展了石油與天然氣勘探開發環境保護研究工作，取得了大量實驗數據及詳實的調查資料，推出了相關的處理工藝，并進行了部分現場實驗。

2000年，肖遙等報道了對遼河油田曙20608井鉆井廢水進行了絮凝處理實驗。其采用兩次絮凝工藝處理鉆井廢水，系統探討了絮凝劑的種類及相關的投加條件對處理效果的影響。并探索了絮凝機理。結果表明，鉆井廢水經過兩次混凝cODCr、懸浮物和色度等達到GB8978--1996的二級排放標準。

2002年，西南石油學院趙立志等采用混凝沉降/高級氧化組合技術對川中油氣公司高科1井鉆井廢水進行處理，篩選出最佳工藝條件。結果表明，該方法可使原水CODcr從5846mg/L降至150mg/L以下，色度去除率達到100%，出水達到GB8978--19961~I-\"級排放標準。

1.2 國外鉆井廢水處理的研究狀況

國外鉆井廢水處理的研究工作開始較早。特別是歐美國家，在鉆屑和廢棄鉆井液的毒性分析、環境影響評價及處理技術等方面做了大量的工作。

1992年，Borehole ConsoHdation Muds中介紹了應用混凝劑與廢水中的懸浮體形成絮體從水中濾除的方法。Patino等人采用混凝、浮選、臭氧氧化和膜分離等組合技術處理石油工業鉆井廢水，達到了比較滿意的效果，可使廢水的COD值從7838mg/L降到77mg/L，處理后的水可回用于配制鉆井泥漿，但是其固定投資和運行成本卻相當高，因而阻礙了這一技術在實際中的運用。

近年來，國外對鉆井廢水的綜合治理給予高度重視，研究了一些新技術、新工藝、新藥劑，其中，對高級氧化技術(AOP)的研究十分活躍。

2、鉆井廢水的處理工藝流程

鉆井廢水處理裝置有間歇式和連續式兩種，工藝流程隨鉆井廢水的色度、CODCr、SS、油等含量的不同而不同。

在國內外常運用的工藝流程方法有五種:①電絮凝浮選法:利用電化學原理，通過電絮凝浮選裝置，在鉆井廢水中通人直流電，利用可溶性陽離子(如Al，Fe)電解后產生的氫氧化物起絮凝劑作用，然后通過絮凝劑和氣泡的吸附、電中和作用，使污染物絮凝沉降或上浮，達到分離和去除污染物的目的。⑦混凝一氣浮一過濾法:在鉆井廢水中加入浮選劑進行混凝，然后在氣浮中通過空氣壓縮釋放產生的微小氣泡將絮凝物攜帶上浮，然后將分離水經過砂濾和活性炭吸附，達到凈化的目的。@機械過濾法:以聚酰纖維織物作過濾材料，在減壓條件下過濾鉆井廢水，待濾餅干化后再進行填埋。④混凝一氣浮一返滲透法:首先通過廢水池中的過濾器進行分離，然后通過油水分離器及吸附裝置分離出油類，再利用反滲透裝置處理后可獲得潔凈的水流。⑤化學混凝一強化固液分離法:該分離法將化學混凝與強化固液分離結合起來，可顯著提高絮凝質量、絮體密度及絡合強度。

3、鉆井廢水處理技術現狀

國內外處理鉆井廢水的主要方法可歸納為:物理法、生物法、生物化學法、化學法和物理化學法。國內油田主要采用化學法和物理化學法，見下表。

3.1 物理處理法

物理處理法主要是過濾法。過濾法是去除懸浮物，特別是去除濃度比較低的懸濁液中微小顆粒的一種有效方法。其次，膜分離法也是一種物理處理法，是用一種特殊的半透膜將溶液隔開，使溶液中某種溶質(水)滲透出來，達到分離溶質的目的。物理處理法還包括反滲透法、電滲透法、超過濾法等。這些方法適合于分離顆粒直徑大于10pm的懸浮固體和乳化油。

3.2 化學處理法

化學處理法主要為化學氧化法，該法是去除廢水中污染物質的有效方法之一，其目的是將污染物氧化為無害的終端產物或易降解的中間產物。通過化學氧化。可使廢水中的有機物和無機物氧化分解，從而降低廢水的BOD和cODCr值，使廢水中的有害物質無害化。其常用的氧化劑有臭氧、次氯酸鈉、漂白粉和雙氧水等。

3.3 物理—化學處理法

常見的物理—化學處理方法有如下幾種:

(1)混凝法

混凝沉降法是廢水處理中的一種重要而有效的方法。混凝沉降可以降低水的濁度、色度、去除部分可溶性有機及無機物，它具有工藝可靠、處理效率高、設備簡單、基建投資少、運行穩定、易管理等優點，主要適用于組成不太復雜的鉆井廢水，目前應用非常廣泛。

(2)氣浮法

氣浮法就是將空氣通入廢水中，并以微小氣泡作為載體，使廢水中的乳化油、微小懸浮顆粒等污染物質粘附在氣泡上，隨氣泡浮升至水面，從而達到凈化水質的目的，適合于分離顆粒直徑大干10um的懸浮固體和乳化油。

氣浮法是一種很有潛力的廢水處理方法，特別是20世紀90年代以來，許多學者在這方面做了大量的工作，如電氣浮法、電解凝聚浮選法等。

(3)吸附法

許多工業廢水中含有難降解的有機物以及一些雜環化合物，用傳統的生物處理方法較難或不可能予以去除，往往需要利用具有表面活性的固體的吸附作用來去除。吸附是一種界面現象，其作用發生在兩個相的界面上。如活性炭與廢水接觸，廢水中的污染物會從水體中轉移到活性炭的表面上，活性炭的多孔結構及巨大的表面積使它的應用相當廣泛。吸附可以去除直徑小于10pm的溶解油，一般只用于深度處理。

3.4 生化處理法

廢水生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。好氧生物處理是在游離氧存在的條件下，以好氧微生物為主使廢水中有機物降解、穩定的無害化處理方法，厭氧生物處理是在無游離氧的情況下，以厭氧微生物為主對有機物進行降解、穩定的處理方法。通常是在無氧條件下，利用微生物將有機物轉化為甲烷及其他無機物(c02、NH3等)的過程，即通過此方法，可將復雜的有機物分解為簡單物質，將有毒物質轉化后無毒物質，使廢水得到凈化。

此外，地層滲透處理法也是一種較好的生化處理法，它是將鉆井廢水經過化學處理后，再將其噴灑在土地上面，讓廢水經過土壤中微生物的生化作用、土壤的物理化學作用，將廢水中的有機物降解為CO2和H20，而水中的金屬離子則會通過土壤的離子交換作用、化學作用及吸附作用被固定在土壤中。

3.5 復合處理法

由于鉆井廢水的復雜性，難以通過單一的方法將其進行有效處理，往往要通過多種方法的組合才能達到目的。夏素蘭等中淺層天然氣鉆井廢水處理技術作了實驗研究。結果表明，當鉆井廢水的色度和CODCr均較低時，采用混凝沉降技術處理后的出水就可達到排放標準;而當色度和CODCr較高時。可增加一個活性炭吸附工藝或采用氧化+混凝沉降處理技術，可使出水達到排放標準。

4、結束語

隨著技術的進步和研究的深入，鉆井廢水處理方式日趨多樣化。但單個處理方式不能夠解決鉆井廢水的所有問題如:化學混凝處理技術簡單、操作方便、去除效率高但不能深度處理，一般出水達不到國家標準;電氣浮處理技術對懸浮物和膠體的去除率較高，但難以去除水溶性有機物，COD的處理難以達到排放要求;生物法在鉆井廢水處理中的研究較少，試驗證明了其可行性，由干生物處理的顯著優點，生物法處理鉆井廢水具有良好的發展前景。但生物處理存在的難題是“如何提高鉆井廢水的可生化性以及生物處理的復雜性”;微電解、活性炭吸附、催化氧化等處理技術均取得了良好的處理效果，但處理成本較高，不適合高難度的鉆井廢水。因此，只有通過組合工藝處理才能夠實現鉆井廢水的達標排放。