王凯;苏艳佩;黄凯;张雪娇;张发文
【摘 要】Gel breaking-coagulation-chemical oxidation-ultrafiltraion combined process was used to treat waste drilling mud of oilfield. First of all, adding 80 mL/L 5% CaCl2 solution for gel breaking, the press filtrate was gotten through solid-liquid separation; secondly, adding 200 mL/L 5% FeSO4 solution and 20 mL/L 0.05%PAM solution into the press filtrate for coagulation; and then, adding 3.5 mL/L 30% H2O2 solution into the super-natant liquor;finally, with 100 minutes of oxidation and 80 minutes of ultrafiltration, the removal rate of CODCr in the effluent water reached 96.6%, the effluent water quality met the specification for grade 1 in GB 8978—1996 Integrated Wastewater Discharge Standard. The results of the test showed that, using the said process to treat waste drilling mud of oilfield could obtain good effect.%采用破胶-混凝-化学氧化-超滤组合工艺处理油田钻井废弃泥浆,先投加80 mL∕L的5%CaCl2溶液进行破胶,通过固液分离得到泥浆压滤液,向泥浆压滤液中分别投加200 mL∕L的5%FeSO4溶液和20 mL∕L的0.05%PAM溶液进行混凝处理,再向混凝上
清液中投加3.5 mL∕L的30%H2O2溶液,氧化反应100 min,最后超滤处理80 min,出水CODCr去除率达到96.6%,出水水质达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准。试验结果表明,该工艺在处理油田钻井废弃泥浆方面具有较好的效果。
【期刊名称】《工业用水与废水》
【年(卷),期】2016(047)005
碳纤维加热膜【总页数】4页(P80-83)
【关键词】钻井废弃泥浆;破胶;混凝;化学氧化;超滤
【作 者】王凯;苏艳佩;黄凯;张雪娇;张发文
【作者单位】河南农业大学 林学院，郑州 450002;河南农业大学 林学院，郑州 450002;河南农业大学 林学院，郑州 450002;河南农业大学 林学院，郑州 450002;河南农业大学 林学院，郑州 450002
【正文语种】中 文
【中图分类】X705;X741
随着我国经济快速发展，石油消费量不断攀升，同时带来了很多污染［1］。钻井废弃泥浆是在油田钻井作业过程中产生的主要污染物，含有各种各样的化学处理剂，是一种粘性高、稳定性强的多相胶体-悬浮体体系，不易失水干结［2-4］。这类污染物如果不经过处理，随意排放，或者处理不当，极易造成生态环境的严重破坏，危害周边区域内土壤、水、植被、动物的生存环境［5-6］。迫于对能源的需求，钻井泥浆的种类不断增加，有毒有害成分也日益增多，因此，探索出油田钻井废弃泥浆可行的处理工艺，对其无害化和后续处理具有现实意义。
本文通过分析陕西榆林地区油田钻井废弃泥浆的基本特性，采用CODCr浓度为主要指标，对泥浆进行破胶、混凝、化学氧化以及膜处理试验，最终确定破胶剂、混凝剂、氧化剂的类型和最佳用量以及膜处理的最佳运行时间，进而确定油田钻井废弃泥浆处理工艺。
1.1 材料与仪器
（1）药剂和钻井废弃泥浆。药剂：5%FeSO4溶液、0.05%PAM溶液、5%CaCl2溶液、5
%H8N2O8S2溶液、30%H2O2溶液、专利破胶剂PZJ、30%稀H2SO4。废弃泥浆来自陕西榆林油田二开钻井。
新型化粪池（2）主要仪器与设备。HH-6型数显恒温水浴锅、78-1型磁力加热搅拌器、电子万用炉、FA2004B型电子天平、PHS-2C型pH计、ZXZ-0.5D型旋片真空泵。
木馏油
1.2 试验方法
1.2.1 破胶试验
在温度为20℃的条件下，对油田钻井废弃泥浆进行预处理。利用磁力加热搅拌器先快速搅拌（速率为200 r/min）3 min，再慢速搅拌（速率为50 r/ min）5min。准确称取预处理后的泥浆100 mL，向烧杯中投加PZJ 0.3 mL/L后，向其中分别投加20、40、60、80 mL/L 5%CaCl2溶液，静置30 min，磁力加热搅拌器快速搅拌3 min，搅拌速率为200 r/ min。充分搅拌后的混合液在φ15.0 cm滤纸上采用真空抽滤装置进行固液分离，得到泥浆压滤液备用。
1.2.2 混凝试验
生物教具制作准确称取200 mL泥浆压滤液，向烧杯中分别投加5.0～40.0 mL 5%FeSO4溶液和1.0～4.0 mL 0.05%PAM溶液进行混凝试验。混凝混合物采用φ15.0 cm滤纸过滤，混凝上清液留作备用。
1.2.3 氧化试验
取100 mL混凝上清液，分别向烧杯中投加0.30、0.35、0.40、0.45 mL 30%H2O2溶液，静置一定时间，水浴加热，测定水质指标。取100 mL处理效果最好的水样，分别投加0.2、0.3、0.4 mL 5% H8N2O8S2溶液进行定量试验，并研究酸性条件、氧化剂投加量及氧化时间对深度氧化试验的影响。
1.2.4 超滤试验
采用过滤孔径为0.01 μm的超滤膜，在膜连续运行0、20、40、60、80 min后，取水样分析其水质指标，探讨膜连续运行时间对废液中CODCr去除情况的影响，并确定膜过滤运行最佳时间。超滤膜组件性能参数见表1。
1.3 分析方法
3837Cc含水率采用GB/T 260—77《石油产品水分测定法》［7］中规定方法测定；含油率采用索式提取器［8］测定；剩余杂质及泥沙经过滤、洗涤、静置、烘干后，称重得出泥沙质量，利用干重法算出含固率。
2.1 油田钻井废弃泥浆组分分析
本次试验采用陕西榆林油田二开钻井废弃泥浆作为试验对象，测定其含水率、含油率、含固率，泥浆总量与以上三者差值即为其他有机物及挥发性物质的量，试验结果见表2。
该油田废弃泥浆样品呈褐，流体状，表面有浮油，较黏稠，不易固液分离，化学稳定性好。
2.2 破胶剂投加量对破胶效果的影响
破胶剂投加量对破胶效果的影响见表3。当PZJ投加量为0.3 mL/L时，破胶剂5%CaCl2溶液的最佳投加量为80.0 mL/L，破胶时间最短为3 s。对破胶效果最好的水样采用φ15.0 cm滤纸过滤，并进行水质分析。与原泥浆对比发现，泥浆压滤液由褐变为黄透明状，其CODCr的质量浓度为3 000 mg/L，度为 300倍，密度为 1.15 g/cm3，有所降低，这是由
于破胶后泥浆压滤液中固体物质减少造成的。
2.3 混凝剂投加量和混凝时间的影响
混凝剂投加量对泥浆压滤液处理效果的影响见表4。
试样1至试样7加入试剂后，迅速产生大量铜绿絮凝物，表面悬浮物含量降低。反应5 min时，试样1至试样5上清液澄清度好，静置1 h后，溶液透明度较低；而试样6至试样7上清液澄清度差，静置1 h后，溶液透明度较好。由表4可知，混凝剂投加量越多，混凝上清液的pH值越接近酸性。而7号水样的pH值出现突变，原因可能是水样中剩余的Fe2+络合H2O电离出的H+，使水样呈弱酸性。由于Fenton反应的最佳试验条件要求pH值在3.0～5.5之间，所以采用5%FeSO4溶液的投加量为200 mL/L和0.05%PAM溶液投加量为20 mL/L来处理泥浆压滤液，混凝上清液的CODCr的质量浓度为800 mg/L，度为40倍。
开口料
采用7号水样中混凝剂投加量来处理泥浆压滤液。以混凝沉淀物的体积变化为指标，研究混凝时间对混凝效果的影响。混凝反应沉淀层体积变化曲线见图1。
由图1可知，混凝沉降150 min后，曲线变化趋于平缓，此时沉淀层被压实，混凝反应结束。
因此，确定最佳混凝沉降时间为150 min。
2.4 氧化剂投加量和氧化时间的影响
氧化剂投加量试验与氧化后上清液性质见表5。
试样1至试样4加入氧化剂后，上清液都呈弱酸性，水样中都会产生细密小气泡和黄沉淀物。试样1中产生少量小气泡和少量黄沉淀物；试样2、试样3中产生较多小气泡和较多黄沉淀物；试样4中产生大量小气泡和大量黄沉淀物。氧化后沉淀物颜变化可能是随着时间的延长，沉淀物中Fe（OH）2氧化成Fe（OH）3。根据上述试验结果，确定采用30%H2O2溶液3.5 mL/L处理混凝上清液。与混凝试验相比，H2O2氧化试验中水样的CODCr去除率为50%。
氧化反应沉淀物体积变化曲线见图2。
试验结果表明：随着氧化时间的延长，水样中细密小气泡产生速率先增大后减小，水样中黄沉淀物的体积先增加后减少，因为蓬松的沉淀物逐渐被压实，因此沉淀物体积会出现减少的情况。100 min后水样中沉淀物的体积不再变化，氧化反应结束，沉淀物被压实，故
氧化反应最佳时间为100min。
2.5 膜处理运行时间的影响
采用过滤孔径为0.01 μm的超滤膜，探讨膜连续运行时间对废液中CODCr去除情况的影响，并确定膜过滤运行最佳时间，试验结果见图3。
由图3可知，膜处理速率出现先增加后减小的变化趋势，在反应时间持续80 min左右，膜处理速率达到最大，处理后的废水CODCr浓度达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》［9］一级排放标准。
采用破胶-混凝-氧化-膜处理的组合工艺处理油田钻井废弃泥浆能够取得良好的处理效果，试验确定了该工艺最佳的反应参数及运行时间。
（1）当破胶剂5%CaCl2溶液投加量为80 mL/ L，混凝剂5%FeSO4溶液和0.05%PAM溶液的投加量分别为200 mL/L和20 mL/L时，可以有效地降低出水的度和悬浮物；上清液的pH值达到6.69，将有利于Fenton反应的进行。
（2）在化学氧化反应中，当30%H2O2溶液投加量为3.5 mL/L，反应时间为100 min时，化学氧化反应最为充分。
（3）采用孔径为0.01 μm的超滤膜，在反应时间为80 min时，处理后的废水CODCr浓度达到GB 8978—1996一级排放标准。
【相关文献】
［1］张超，李本高.石油化工污水处理技术的现状与发展趋势［J］工业用水与废水，2011，42（4）：6-10.
［2］李斌，孙根行.废弃钻井泥浆脱水工艺实验研究［J］.工业安全与环保，2013，39（3）：90-94.
［3］王嘉麟，闫光绪，郭绍辉，等.废弃油基泥浆处理方法研究［J］.环境工程，2008，26（4）：10-13.
