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(zhì)，具有復(fù)雜性、多變形、分散性等特點。本文綜述了鉆井廢水的發(fā)展歷程，概括了鉆井廢水處理技術(shù)現(xiàn)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(xiàn)鉆井廢水的達標(biāo)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(fā)展很快。早在20世紀(jì)80年代中期，國內(nèi)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(fā)環(huán)境保護研究工作，取得了大量實驗數(shù)據(jù)及詳實的調(diào)查資料，推出了相關(guān)的處理工藝，并進行了部分現(xiàn)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(tǒng)探討了絮凝劑的種類及相關(guān)的投加條件對處理效果的影響。并探索了絮凝機理。結(jié)果表明，鉆井廢水經(jīng)過兩次混凝cODCr、懸浮物和色度等達到GB8978--1996的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

2002年，西南石油學(xué)院趙立志等采用混凝沉降/高級氧化組合技術(shù)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)。

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(huán)境影響評價及處理技術(shù)等方面做了大量的工作。

1992年，Borehole ConsoHdation Muds中介紹了應(yīng)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(shù)處理石油工業(yè)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(dāng)高，因而阻礙了這一技術(shù)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(shù)、新工藝、新藥劑，其中，對高級氧化技術(shù)(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(xù)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(nèi)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(xué)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，F(xiàn)e)電解后產(chǎn)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(chǎn)生的微小氣泡將絮凝物攜帶上浮，然后將分離水經(jīng)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(xué)混凝一強化固液分離法:該分離法將化學(xué)混凝與強化固液分離結(jié)合起來，可顯著提高絮凝質(zhì)量、絮體密度及絡(luò)合強度。

3、鉆井廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀

國內(nèi)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(xué)法、化學(xué)法和物理化學(xué)法。國內(nèi)油田主要采用化學(xué)法和物理化學(xué)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(zhì)(水)滲透出來，達到分離溶質(zhì)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(xué)處理法

化學(xué)處理法主要為化學(xué)氧化法，該法是去除廢水中污染物質(zhì)的有效方法之一，其目的是將污染物氧化為無害的終端產(chǎn)物或易降解的中間產(chǎn)物。通過化學(xué)氧化?？墒箯U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(zhì)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(xué)處理法

常見的物理—化學(xué)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(shè)備簡單、基建投資少、運行穩(wěn)定、易管理等優(yōu)點，主要適用于組成不太復(fù)雜的鉆井廢水，目前應(yīng)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(zhì)粘附在氣泡上，隨氣泡浮升至水面，從而達到凈化水質(zhì)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(jì)90年代以來，許多學(xué)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(yè)廢水中含有難降解的有機物以及一些雜環(huán)化合物，用傳統(tǒng)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(xiàn)象，其作用發(fā)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(zhuǎn)移到活性炭的表面上，活性炭的多孔結(jié)構(gòu)及巨大的表面積使它的應(yīng)用相當(dāng)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(wěn)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(wěn)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(zhuǎn)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(fù)雜的有機物分解為簡單物質(zhì)，將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化后無毒物質(zhì)，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(jīng)過化學(xué)處理后，再將其噴灑在土地上面，讓廢水經(jīng)過土壤中微生物的生化作用、土壤的物理化學(xué)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(xué)作用及吸附作用被固定在土壤中。

3.5 復(fù)合處理法

由于鉆井廢水的復(fù)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(shù)作了實驗研究。結(jié)果表明，當(dāng)鉆井廢水的色度和CODCr均較低時，采用混凝沉降技術(shù)處理后的出水就可達到排放標(biāo)準(zhǔn);而當(dāng)色度和CODCr較高時?？稍黾右粋€活性炭吸附工藝或采用氧化+混凝沉降處理技術(shù)，可使出水達到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4、結(jié)束語

隨著技術(shù)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(xué)混凝處理技術(shù)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(biāo)準(zhǔn);電氣浮處理技術(shù)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(yōu)點，生物法處理鉆井廢水具有良好的發(fā)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(fù)雜性”;微電解、活性炭吸附、催化氧化等處理技術(shù)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?qū)崿F(xiàn)鉆井廢水的達標(biāo)排放。