一種鉆井廢液處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于鉆井廢液處理技術領域，具體涉及一種鉆井廢液處理方法。
【背景技術】
[0002] 在石油、天然氣開發過程中，鉆井作業會產生大量的鉆井廢液；鉆井廢液主要由鉆 井液、鉆肩以及各種作業產生的廢液等組成，是油氣工業的主要污染物之一。鉆井廢液組成 復雜，如石油鉆井廢液主要含有鉆肩、膨潤土、有機高分子處理劑、無機鹽、加重材料、污水、 油類及可溶性微量元素等污染物質。鉆井廢液一般呈堿性，pH值在8. 5~12之間，有的可 達13以上；含固相顆粒粒度細小、級配差；外觀一般呈粘稠流體或半流體狀，色度大，含水 率不高不易脫水（含水率約在30%~90% );具有固含量較高，粘度大，含油量高（部分鉆 井廢液含油量達10%以上）等特點；此外由于鉆井廢液中含有各種有機、無機類化學處理 劑，其中的重金屬、COD值、油及表面活性劑等有害物質濃度較高，個別有害物污染指標超出 國家允許排放濃度的數百倍。
[0003] 由于鉆井廢液穩定性好、直接脫水困難而且還含有保水性能極好的特殊性質，其 自然干結過程緩慢，在廢液池中放置幾年不干涸，不能覆土還田；且其干結物遇水浸濕后易 再度形成鉆井廢液樣物，會對堆放點及附近地帶的土壤物性產生長期的不良影響，因此鉆 井廢液或其干結物就地堆放，不僅形成長期占地的局面，還存在非常嚴重的污染隱患。
[0004] 隨著石油工業的快速發展，鉆井液的種類不斷增加，使用添加劑的種類和數量也 在日益增多，使鉆井廢液的組成更加復雜，其中有些成分對人身和環境均具有毒害作用；同 時，鉆井液的用量也在不斷加大，隨之鉆井廢液的量也在不斷增多。據統計，鉆一口 3000m 至4000m的普通油氣井，完井后產生的鉆井廢液接近300m3;我國每年因油田鉆井產生的鉆 井廢液約一百多萬立方米，存在較大的環境污染隱患，如果不進行安全的無害化處理或處 理不當，勢必會對生態環境造成嚴重影響。因此，鉆井廢液已經成為石油天然氣工業的主要 污染源之一，如何對其進行安全的無害化處理是長期以來的一大技術難題。
[0005] 目前，鉆井廢液的主要處理方法有化學法和物理化學法，處理的主要對象是廢液 中的油和鉆井液添加劑。首先是破乳，破乳方法主要有化學破乳、膜破乳、電場破乳、加熱破 乳、離心破乳等；現在應用較多的是化學法破乳，即向含油乳化的鉆井廢液中投加破乳劑， 通過化學作用，輔以其他分離方式，使乳化液脫穩、破乳，實現油水分離的目的。其次是絮 凝實現固液分離，在鉆井廢液處理研究中發現，無機高分子絮凝劑絮凝成分低，單用量大； 有機絮凝劑用量少，絮凝速度快，但成本高，因此通常將無機和有機絮凝劑復配使用，可以 充分發揮兩類絮凝劑的優點，在強化絮凝性能的同時，降低了處理成本，具有良好的應用前 景。
[0006] 現有技術雖然廣泛采用了化學絮凝法對鉆井廢液進行處理，但是簡單的破乳和 絮凝過程對廢液中污染物的去除有限，處理效果仍很難滿足環保要求。如現有技術中， CN102019110B公開了一種鉆井廢液化學強化固液分離方法，在緩沖調節池內將鉆井廢液同 清水混合進行稀釋調節后，進入脫穩反應池由加藥系統投加脫穩劑（硫酸或硝酸、聚硅氯 化鋁和聚合硫酸鐵）進行脫穩；經脫穩反應的鉆井廢液進入吸附反應池，由加藥系統加入 絮凝劑（陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺或兩性聚丙烯酰胺）；經絮凝反應的鉆井廢 液進入離心機完成固液分離，出水固含<0.5%。雖然該方法經脫穩、絮凝與固液分離，使出 水固含量降低〇. 5%以下，但是其化學破乳與絮凝過程對由鉆井液添加劑帶來的有機污染 物及金屬離子的去除效果不佳，出水COD仍較高，難以滿足達標排放的要求。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的是提供一種鉆井廢液處理方法，解決現有處理技術對鉆井廢液中的 有機污染物及金屬離子的去除效果不佳，出水COD仍較高，難以滿足達標排放的要求的問 題。
[0008] 為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是：
[0009] -種鉆井廢液處理方法，包括下列步驟：
[0010] 1)化學絮凝：向鉆井廢液或鉆井廢液預處理出水中加入化學絮凝劑，攪拌得混合 物；
[0011] 2)微納米氣浮：將微納米溶氣水與步驟1)所得混合物混合后靜置分離，得氣浮出 水；
[0012] 3)電絮凝處理：將步驟2)所得氣浮出水進行電絮凝處理，即得電絮凝出水。
[0013] 所述鉆井廢液預處理出水是鉆井廢液經過沉降處理的出水，或是由包括以下步驟 的方法獲得的出水：
[0014] i)破乳：在鉆井廢液中加入破乳劑，攪拌得失穩體系；
[0015] ii)固液分離：將步驟1)所得失穩體系進行固液分離后，將所得液體稀釋0~5 倍，得預處理出水。
[0016] 上述處理方法中，鉆井廢液在進行化學絮凝之前是否進行沉降或預處理可根據處 理對象的水質狀況及排放、回用要求選擇確定。如鉆井廢液成分簡單或主要為含聚合物污 水，固含量〈3%，COD^USOOrng/L，可只經過簡單的沉降，無需預處理的破乳失穩、固液分離， 即可直接進行后續處理。
[0017] 預處理過程中，破乳采用化學法破乳，一般投加無機破乳劑。步驟1)中，所述破乳 劑（也稱為化學失穩劑）為氯化鈣或硫酸亞鐵；破乳劑的投加量為6~8g/L。優選的，所述 破乳劑為氯化鈣。氯化鈣破乳機理主要為：氯化鈣投入乳化液廢水中離解成為正、負離子， 發生強烈的水化作用，使乳化液中的自由水分子減少，對油珠產生脫水作用，從而破壞乳化 液油珠的水化層；Ca2+壓縮雙電層，降低G電位，較小乳化油膠粒之間的相互排斥力，在范 德華力作用下有可能碰撞并大成為分散油；Ca2+可與表面活性劑生成不溶于水的金屬皂沉 淀，金屬皂的形成使乳化液由0/W型轉化為W/0型，在轉型中脫穩，從而達到破乳目的。
[0018] 破乳過程中，步驟i)中所述攪拌是以500r/min的轉速攪拌5~IOmin。在該攪拌 過程中，可以先高速攪拌Imin后，再慢速攪拌，有助于破乳劑分散與體系失穩。
[0019] 預處理過程中，可采用本領域常規方法進行固液分離；優選的，采用離心分離或疊 螺機（疊螺式污泥脫水劑）進行固液分離；其中，所述離心分離的轉速為5000~1000 Or/ min，離心時間為5~lOmin。
[0020] 步驟ii)中，稀釋所用的水為步驟2)所得氣浮出水、步驟3)所得電絮凝出水或自 來水。上述處理方法中，根據水質的不同選擇是否進行稀釋；如過濾后COD&i>2000mg/L則 需要稀釋，可先用自來水進行稀釋，待步驟2)中氣浮處理或步驟3)中電絮凝處理產出水 時，采用氣浮出水或電絮凝出水進行稀釋。該種處理方式不額外消耗資源，節約處理成本。
[0021] 上述處理方法中，步驟1)中，所述化學絮凝劑為聚合氯化鋁，投加量為1~9g/L。
[0022] 加入化學絮凝劑后還加入了助凝劑；所述助凝劑為聚丙烯酰胺，投加量為0. 5~ 3mg/L。化學絮凝劑與助凝劑同時使用，兩者相互協調，能產生更好的絮凝效果。
[0023] 步驟1)中，所述攪拌是以50~200r/min的轉速攪拌2~4min。優選的，先投加 化學絮凝劑，以200r/min的轉速攪拌2min后，再投加助凝劑，以50r/min的轉速攪拌2min。
[0024] 步驟2)中，微納米溶氣水與步驟1)所得混合物的體積比為1:10~20 ;靜置的時 間為5~20min。氣浮法根據產生微氣泡的方法可分為曝氣氣浮法和溶氣氣浮法，溶氣氣浮 法的機理是溶解在水中的氣體，在水面氣壓降低時就可以從水中逸出形成微小氣泡。本發 明采用的是加壓溶氣法，空氣加壓溶入水中達到飽和形成溶氣水，溶氣水減壓進入氣浮裝 置即釋出微氣泡。加壓溶氣法的設備有加壓栗、溶氣罐和空氣壓縮機等。微納米溶氣水是 指減壓時釋出微納米氣泡的溶氣水；微納米氣泡一般指直徑為0. 1~50ym的氣泡。微納 米氣泡具有氣泡尺寸小、比表面積大、吸附效率高、在水中上升速度慢等特點，在水中通入 微納米氣泡，可有效分離水中固體雜質、快速提高水體氧濃度、殺滅水中有害病菌、降低固 液界面摩擦系數，從而在氣浮凈水過程中比宏觀氣泡具有更高的效率和更好的處理效果。
[0025] 所述微納米溶氣水在制備時的溶氣壓力為0. 1~0. 3MPa。優選的，所述微納米溶 氣水由微納米氣浮裝置產生，具體制備方法如下：a)打開增壓栗，使溶氣罐壓力為0. 1~ 0. 3MPa;b)開啟抽水栗，為溶氣罐注水，達到一定液位后抽水栗自動停止進水；c)開啟循環 水栗，循環l〇min，即得微納米溶氣水。
[0026] 電絮凝極板為鋁、鐵中的任意一種或兩種的組合。電絮凝的原理是以鋁、鐵等金屬 為陽極、在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生Al3+、Fe2+等離子，再經一系列水解、聚合及亞 鐵的氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態 雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離；同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電 極中和而促使其脫穩聚沉。
[0027] 步驟3)中，所述電絮凝處理時，處理單位體積液體時所需極板面積為60~ 100cm2/L，極板間距為I. 0