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钻井水基泥浆废弃物固相再利用工艺

中国污水处理工程网 时间:2020-12-5 8:09:03

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  1 引言 

  钻井水基泥浆废弃物固相是指水基泥浆首先经过破胶脱 稳后,再经过压滤设备压滤后的泥饼土等固体产出物。其浸 出液个别井位会出现有一种或多种GB 8978—1996《污水综合 排放标准》中所规定的一类污染物或二类污染物超标,个别并 伴有臭味。若直接和自然环境接触会对土壤、水体和植被造 成污染,同时钻井水基泥浆废弃物固相的储存也占用了大量 的土地,造成了很大的环保隐患,因此无论从环境保护还是从 经济角度考虑,都应该对钻井水基泥浆废弃物固相进行无害 清洁化处理。

  2 钻井水基泥浆无害化处理 

  废弃水基泥浆组成复杂,其中主要的体系有分散钻井液、 钙处理钻井液、盐水钻井液、聚合物钻井液、正电胶钻井液和 抗高温深井水基钻井液。由于废弃水基泥浆稳定性高,固液 分离难度大,脱出水中的污染物浓度大,受井场水、电、场地等 环境条件限制,对废弃水基泥浆钻井液的处理装置的要求体 积要小,处理效率要高。受处理成本的限制加入的絮凝剂(破 胶剂)、固化剂的量不能大,但处理的效果却要在达标范围内。 

  3 钻井水基泥浆废弃物固相填埋技术 

  当钻井水基泥浆废弃物固相做为填埋再次利用时,本文 针对钻井水基泥浆废弃物固相的物质判定标准以及聚体填 埋的过程控制进行阐述。钻井水基泥浆废弃物固相为一般 工业固体废弃物,因为废弃水基泥浆在《国家危废名录》中无 法查询到,故废弃水基泥浆经过无害化处理后的产品不是危 险废物,是符合 GB 18599—2001《一般工业固体废物贮存、 处置场污染控制标准》中对于二类一般工业固体废弃物的要 求的。 只要钻井水基泥浆废弃物固相浸出液指标不大于 GB 8978—1996《污水综合排放标准》最高排放标准,且不超过GB 5085.1—2007《危险废物鉴别标准》规定的危险废弃物指标,就 可以进行填埋作业。但是这里建议按照GB 18599—2001《一 般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》中的二类填埋场 的要求来建立填埋场。 填埋场建设中应充分考虑当地的自然环境,填埋场配套 设置的建立,其中包括雨水收集系统、渗滤液收集导排系统、 填埋场封场等。详见图1填埋场过程控制图。

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  填埋场运行过程中,针对华北油田废弃水基泥浆特点,首 先调节废物pH值,需添加药剂控制pH,大部分金属氢氧化物 的溶解度与pH有关,当pH较高时,许多金属离子将形成氢氧 化物沉淀,大多数金属在pH为8.0~9.7范围内基本完成沉淀, 但 pH 过高时会形成带负电荷的羟基络合物,溶解度反而升 高,许多金属离子都有这种性质,如:对Cu、Pb、Zn、Ni和Cd来 说,当pH分别为9.0、9.3、9.2、10.2和11.1时,都会形成金属络 合物,造成溶解度增加。 这里以镉元素处理做为典型案例分析,在土壤中镉元素 的0价是不存在的,镉只能以+2价和其化合物存在。一般当 pH介于4~8时为简单的二价离子;pH为大于8时,理想环境指 标为大于9.2时,开始生成氢氧化镉;而氯化镉的生成,必须在 氯离子的浓度大于37mg/kg才有可能。在自然环境中,从含氧 的地表水到厌氧的废弃水基泥浆,镉在各种环境下的质量平衡和分配,都受到各种无机配位体与镉的亲和力顺序的制约。 在同一配位体的情况下,则受配位体浓度的制约。通过研究 华北油田废弃水基泥浆压滤后的大多数泥饼土浸滤液中 Cd 的主要形态为Cd2+ 、CdCl+ 、CdSO4。通过实践如向土壤中投放 钢渣易被氧化成铁的氧化物,对镉的离子有吸附和共沉淀作 用,从而使镉固定。 本文选取铁粉做为去除镉元素的药剂,选取100ml钻井水 基泥浆废弃物固相浸出液做为样本,分别取0.1%、0.5%、1%、 2%、5%的铁粉,分别对应为取0.1g、0.5g、1g、2.0g、5.0g铁粉进 行试验。参加图2铁粉去除镉元素分析图。

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  从上表中可以看出,使用2%铁粉的时候镉元素清除量最 大,而且最经济。 使用钻井水基泥浆废弃物固相做为填埋,首先当根据《产 业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修正),本项目属于 鼓励类的第三十八项环境保护与资源节约综合利用中第 15 条“三废”综合利用及治理工程,利用钻井水基泥浆废弃物固相进行填埋处理是符合国家产业政策。使用钻井水基泥浆废 弃物固相做为填埋这些因为早年经济建设造成的水土流失, 有一定的效果。 

  4 结论 

  钻井水基泥浆废弃物固相做为填埋使用是起步阶段,后 续还有很多课题需要研究。而以生石灰、硫酸亚铁、聚合氯化 铝为主要药剂的配方进行处理华北油田冀中地区废弃钻井水 基泥浆,现阶段效果比较理想,但是生石灰、硫酸亚铁、聚合氯 化铝这三种药剂对油基泥浆无法处理,对于油基泥浆的处理 目前国内技术还不够成熟,要么处理成本很高一般企业无法 承受,要么就是处理结果无法达标。本文认为关于油基泥浆 的处理可以借鉴炼油厂处理方式,但是关键在于废气及废渣 的处理。目前,油田开发过程中对我们有很大的挑战之一的 是如何减少钻井作业对环境的污染。确保钻井废弃物和废弃 钻井液能够有效的分离、回收、处理和排放,以使其对环境的污染降到最低。

(来源:河北华北石油路桥工程有限公司)