油田鉆井廢水深度處理技術(shù)研究進(jìn)展

(1.遼寧省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 遼寧 沈陽 110168； 2.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司 遼寧 沈陽 110168)

鉆井廢水組分十分復(fù)雜，廢液中主要含有有有機(jī)物、懸浮物、重金屬、油類物質(zhì)等，其中有機(jī)物的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)值。同時(shí)，由于鉆井作業(yè)地點(diǎn)現(xiàn)場條件復(fù)雜，鉆井所產(chǎn)生的大部分廢水，就地臨時(shí)存放于簡易貯水池中，并且分布廣泛，大大增加了處理難度。目前，國內(nèi)外鉆井廢水的大多數(shù)處理方法主要以物理、化學(xué)、生物方法為主。傳統(tǒng)技術(shù)的處理方法難以滿足日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)該問題，對(duì)鉆井廢液深度處理工藝的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

一、油田鉆井廢水的特點(diǎn)

油田鉆井廢水主要來源于鉆井過程中產(chǎn)生的壓裂廢水、鉆井廢水和酸化廢水。

其中以鉆井廢水排放量最大，鉆井廢水主要是在鉆井過程中由于泥漿的流失、泥漿循環(huán)系統(tǒng)的滲漏、沖洗地面設(shè)備及鉆井工具上的泥漿和油污而形成的廢水，隨著泥漿類型與添加化學(xué)藥劑種類及數(shù)量的逐漸增多，所產(chǎn)生的鉆井廢水也日趨復(fù)雜，成為一種高度穩(wěn)定的多級(jí)分散復(fù)合體系。

二、幾種典型的深度處理工藝

由于鉆井廢水成分復(fù)雜難以處理，單一的處理工藝很難將鉆井廢水處理到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，通常需要將多種工藝聯(lián)合起來應(yīng)用來達(dá)到深度處理的效果。深度處理工藝中經(jīng)常用到的工藝主要有混凝沉淀、氣浮、氧化、生化等工藝。

(一)生物法深度處理工藝

生物法主要是以微生物代謝作用消耗和利用污水中大部分有機(jī)物和部分無機(jī)的過程，達(dá)到處理廢水中的有機(jī)物的效果。生物法深度處理工藝主要是以生物法為核心，并結(jié)合其他處理工藝，以達(dá)到對(duì)鉆井廢水深度處理的效果。

馮栩[1]等通過從受鉆井廢水污染的土壤樣品中篩選菌株進(jìn)行生物處理實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過篩選后的菌株對(duì)鉆井廢水具有較高的降解能力。添加外添加劑硫酸銨時(shí)能夠提高菌株對(duì)鉆井廢水的降解效果，在硫酸銨添加量為20 mg /L的條件下，菌株對(duì)鉆井廢水的降解率可達(dá)到60%，平均降解率提高了16%。

劉音[2]等以BFP生物鐵反應(yīng)器為核心，將TiO2光催化氧化工藝和強(qiáng)化復(fù)合水解酸化工藝作為預(yù)處理工藝，預(yù)處理后的出水再經(jīng)過活性炭吸附過濾，通過該深度處理工藝處理后，出水水質(zhì)能夠達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

(二)高級(jí)氧化法深度處理工藝

氧化法是指在廢水中添加氧化劑,依靠氧化作用,分解掉廢水中的無機(jī)物和有機(jī)物,從而達(dá)到降低廢水中的BOD 和COD 值的目的。目前，高級(jí)氧化法主要使用的氧化劑有次氯酸鈉、高錳酸鉀、臭氧等，其中以臭氧的處理效果最好。

張悅[3]等采用Mn2O3多相催化臭氧化方法對(duì)鉆井廢水進(jìn)行試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)催化劑Mn2O3的加入能夠顯著提高鉆井廢水COD 的去除率．試驗(yàn)結(jié)果表明O3/Mn2O3對(duì)鉆井廢水多相催化臭氧化對(duì)鉆井廢水具有良好的處理效果，在催化劑加量50mg/L、pH 值11，反應(yīng)溫度25 ℃、反應(yīng)時(shí)間35 min的條件下，對(duì)鉆井廢水COD 去除率達(dá)到81.6%，同時(shí)在非均相催化臭氧化處理過程中引入Ca2+能夠使COD 去除率提高了7.1%，且催化劑Mn2O3的性質(zhì)保持穩(wěn)定。

屈建江[4]等以新疆某油田鉆井廢水為研究對(duì)象：采用“混凝—Fenton 氧化—活性炭吸附”聯(lián)合處理方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，通過混凝法處理過程，COD的去除率可達(dá)到55%，同時(shí)濁度也有很大程度的降低。通過Fenton 氧化處理后，鉆井廢水濁度達(dá)到最低，CODcr總?cè)コ士蛇_(dá)到87.7%。以活性炭吸附作為深度處理后續(xù)處理工藝，粉末活性炭在吸附時(shí)間為120min，投加量為15 g/L時(shí)，經(jīng)處理后出水COD能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

劉宇程[5]等以華北油田某深井的高濃度鉆井廢水為研究對(duì)象，通過采用酸化-混凝-催化氧化-吸附的組合處理工藝對(duì)高濃度鉆井廢水進(jìn)行處理，控制反應(yīng)條件為pH 值為4，次氯酸鈣投加量為4.4 g /L，催化劑投加量為1.6 g /L ，進(jìn)水COD由14460.0 mg /L 降至403.5 mg /L，經(jīng)過進(jìn)一步吸附處理后COD 降至139.9 mg /L、色度為30 倍、石油類含量為3.8 mg /L、pH 為8.0 和SS 濃度為52mg /L，最終出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(三)微電解法深度處理工藝

微電解法主要是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數(shù)個(gè)細(xì)微原電池，在酸性電解質(zhì)中鐵以二價(jià)的鐵離子進(jìn)入溶液，通過鐵離子的混凝作用，對(duì)水中的污染物進(jìn)行去除。

楊德敏[6]等人采用Fe /Cu /C 微電解深度處理技術(shù)，對(duì)經(jīng)混凝+吸附過濾處理后的鉆井廢水進(jìn)行深度處理。通過試驗(yàn)研究表明：Fe /Cu /C 質(zhì)量比為7:3:10，F(xiàn)e /Cu /C 投加量為1 000 g /L，pH 為3.0，氣水比為54:1，反應(yīng)時(shí)間為180 min的反應(yīng)條件下，該深度處理工藝對(duì)鉆井廢水具有良好的處理效果。經(jīng)處理后的鉆井廢水的出水中COD 含量能夠達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

梁宏[7]等以某鉆井廢水為研究對(duì)象，采用三維電極法對(duì)鉆井廢水進(jìn)行試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明三維電極法處理鉆井廢水效果顯著，增大電流密度、提高電解質(zhì)濃度和延長處理時(shí)間能使COD 去除率提高，在最佳運(yùn)行條件下，三維電極法對(duì)COD去除率為86.56%。

三、結(jié)論

深度處理技術(shù)將傳統(tǒng)工藝和新型工藝相結(jié)合，針對(duì)對(duì)鉆井廢水成分的復(fù)雜性，可生化性差、無機(jī)物含量高等特點(diǎn)，具有很好的處理效果，能夠達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著低碳經(jīng)濟(jì)和環(huán)保要求的不斷提高，今后的處理技術(shù)的研究方向應(yīng)在滿足處理效果的要求的同時(shí)，朝著降低成本、提高效率、降低能耗、對(duì)排放后的水源進(jìn)行循環(huán)利用等方向發(fā)展。

[1]馮栩，谷晉川，鮑晉等.鉆井廢水的生物強(qiáng)化處理[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8(1):184-190．

[2]劉音，崔遠(yuǎn)眾，常青等.油田鉆井廢液處理研究進(jìn)展[J]．石油化工應(yīng)用，2014，33(10):1-5．

[3]張悅，王兵，任宏洋.O3 /Mn2O3對(duì)鉆井廢水多相催化臭氧化試驗(yàn)研究[J]．環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35(10):3185-3193

[4]屈建江，楊雯雯，王新娜等.鉆井廢水混凝-氧化-活性炭吸附處理方法研究[J]．遼寧化工,2014,43(2):124-128.

[5]劉宇程，袁建梅.高濃度鉆井廢水的混凝-催化氧化處理[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7(1):108-113．

[6]楊德敏，袁建梅等.Fe /Cu /C 微電解深度處理鉆井廢水[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8(10):4291-4296．

[7]梁宏，王林元，吳思斯等.三維電極法處理鉆井廢水影響因素分析[J]．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2013，7(5):1854-1859．