油氣田鉆井廢水處理項(xiàng)目簡(jiǎn)介

油氣田鉆井廢水處理項(xiàng)目簡(jiǎn)介1.項(xiàng)目概述油氣田鉆井是高污染行業(yè)，每年全國(guó)各地新鉆數(shù)萬(wàn)口井，是大氣、土壤、水體污染的重要來(lái)源，其中90％以上的污染物來(lái)自于鉆井液和鉆井巖屑。在石油天然氣鉆井作業(yè)中，鉆井液是鉆井的血液，是保證鉆井正常運(yùn)行不可缺少的物質(zhì)。它能起到平衡地層壓力、攜帶懸浮鉆屑、清洗井底、保護(hù)井壁、錄井、冷卻、潤(rùn)滑鉆具及傳遞動(dòng)力等作用。為了達(dá)到安全、快速的鉆井目的，使用鉆井液的類型及化學(xué)藥品的種類、數(shù)量越來(lái)越多。目前鉆井液主要有水基鉆井液和油基鉆井液，水基鉆井液的使用居多，水基鉆井液又主要有：鈣鹽處理泥漿、聚合物泥漿和磺化泥漿三大體系。在鉆井作業(yè)完成后，存留在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的廢棄物大多數(shù)是廢棄的鉆井液，由于油氣田鉆井的野外作業(yè)特征，施工現(xiàn)場(chǎng)所有的廢棄物幾乎全部排放積存于廢泥漿儲(chǔ)存坑內(nèi)，這使得鉆井廢棄物中的有害成分復(fù)雜化，最終形成一種由粘土、加重材料、各種化學(xué)處理劑、污水污油及鉆屑等組成的多相懸浮性的鉆井廢棄物。油氣田鉆井廢棄物是鉆井污水、鉆井廢泥漿和巖屑的混合物，是一種相當(dāng)穩(wěn)定的膠態(tài)懸浮體系。其危害環(huán)境的主要化學(xué)成分有烴類、苯類、鹽類、各類聚合物、重金屬離子、重晶石中的雜物和瀝青等改性物。鉆井廢棄物分為廢棄液體（即鉆井廢水）和廢棄固體兩部分。目前，廢棄固體已具備比較成熟的技術(shù)進(jìn)行無(wú)害化處置，而鉆井廢水至今沒(méi)有一套較好的技術(shù)處理后達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，本項(xiàng)目重點(diǎn)在于對(duì)鉆井廢水處理的研究。鉆井廢水來(lái)源于廢棄鉆井液經(jīng)分離后產(chǎn)生的污水、井場(chǎng)洗井水、地層流出水、柴油機(jī)冷卻水、清洗設(shè)備用水和井場(chǎng)生活污水等。鉆井廢水是在油氣田開(kāi)發(fā)鉆井作業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的一種高難降降的工業(yè)廢水，其中含有石油類、重金屬、COD、BOD等有毒、有害物質(zhì)。具有高懸浮物（1000～1000mg/l）、高COD（4000～20000mg/l）、高油類（500～2000mg/l）、高色度、高礦化度等特性；同時(shí)還具有復(fù)雜性、多變性、分散性等特點(diǎn)。在鉆井過(guò)程中鉆井廢水地下滲漏以及外排對(duì)地下水和地表水產(chǎn)生嚴(yán)重污染，對(duì)周圍生態(tài)造成不良影響，因此鉆井廢水污染治理成為當(dāng)前油氣田鉆井清潔生產(chǎn)中一項(xiàng)艱巨而緊迫的任務(wù)。鉆井廢水污染治理已成為油氣田環(huán)境保護(hù)工作的重中之重，必須高度重視，做好防治工作，滿足當(dāng)前清潔生產(chǎn)的環(huán)保要求。目前，國(guó)內(nèi)治理技術(shù)不成熟，國(guó)外技術(shù)成本高且不適用于環(huán)境敏感地區(qū)，對(duì)外高度封鎖僅提供技術(shù)服務(wù)，嚴(yán)重制約了我國(guó)鉆井行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。廢棄固體包括廢棄鉆井液經(jīng)分離后產(chǎn)生的污泥、被有害鉆井液包裹污染的鉆井巖屑、井場(chǎng)建筑殘?jiān)?、被污染的土壤、鉆井液材料包裝等。鉆井廢棄物是油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的主要污染物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，鉆一口3000~4000m的普通油氣井，鉆井液廢棄物接近3000～5000m3；每鉆完一口井，都要在原地留下幾個(gè)廢棄泥漿池，一個(gè)油田或一個(gè)區(qū)塊有成千上萬(wàn)口井，就有成千上萬(wàn)個(gè)廢棄泥漿池，每個(gè)泥漿池中的鉆井廢棄物少則幾百方，多則幾千方。根據(jù)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司2008年對(duì)石油污染源的調(diào)查結(jié)果，我國(guó)油田每年鉆井產(chǎn)生的廢棄鉆井液約1200多萬(wàn)噸。這些廢棄物若在井場(chǎng)堆放或掩埋，一旦被水浸泡、雨水沖刷，就會(huì)對(duì)周圍的土壤、地表水、地下水、農(nóng)田和空氣造成十分嚴(yán)重的污染。目前，國(guó)內(nèi)大部分油氣田都采用了固化填埋的方法對(duì)鉆井廢棄物進(jìn)行處理，固化法就是向鉆井廢棄物中加入大量的固化劑（占廢棄物總量的1/3左右），使其中的水分被吸附后就地掩埋，掩埋后廢棄物的浸出液仍然會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。該辦法已不適應(yīng)新的環(huán)境保護(hù)控制要求，對(duì)鉆井廢水的達(dá)標(biāo)處理才是我們研究的主要目標(biāo)。隨著國(guó)家新的環(huán)保法實(shí)施，新的要求日益嚴(yán)格。石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)難度的增加，鉆井深度的增加，鉆井廢水的治理也越來(lái)越困難。以往的處理技術(shù)和設(shè)備已不能滿足目前鉆井廢水治理及排放的需要，因此，為了保證油氣勘探開(kāi)發(fā)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要研制一套工藝流程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)上可行、技術(shù)上可靠的鉆井廢水的治理技術(shù)和設(shè)備裝置。2.鉆井廢物處理方法和現(xiàn)狀2.1國(guó)外鉆井廢棄物處理的現(xiàn)狀目前國(guó)外石油工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視鉆井廢棄物處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究，從上世紀(jì)末開(kāi)始，相應(yīng)的處理設(shè)備和裝置也處于國(guó)際領(lǐng)先水平，像美國(guó)、加拿大、法國(guó)等國(guó)在鉆井過(guò)程中對(duì)鉆井廢棄物的處理上采用了四級(jí)固控裝置收集鉆屑和淤泥，然后對(duì)其廢棄物再分別進(jìn)行固化或轉(zhuǎn)運(yùn)。常用的設(shè)備有振動(dòng)篩、除砂器、除泥器、離心機(jī)、巖屑回收裝置等。圖2-1砂泥分離器圖2-2高速振動(dòng)篩圖2-3離心機(jī)圖2-4鉆井過(guò)程中廢棄固體物收集系統(tǒng)2.1.1、國(guó)外常用鉆井廢棄物處理裝置介紹鉆井廢棄物的成分復(fù)雜，穩(wěn)定性特強(qiáng)，由于產(chǎn)生的地點(diǎn)不同及地質(zhì)差異，采用的鉆井液種類不同及數(shù)量也不等，由此帶來(lái)的污染物差別非常大，不可能以一種固定的裝置及流程有效地處理不同油氣田的廢棄物，常規(guī)處理工藝及設(shè)備對(duì)藥劑依賴性較大，而且在處理相互性質(zhì)差別大的高懸浮物、高COD、高含鹽、高色度等特征的鉆井廢物時(shí)費(fèi)用相當(dāng)高，這就決定了當(dāng)前世界上的鉆井廢棄物處理裝置的多樣化性。國(guó)外鉆井作業(yè)產(chǎn)生的廢棄物處理主要首先采用對(duì)廢棄液體進(jìn)行化學(xué)破膠絮凝脫穩(wěn)方法，再通過(guò)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行擠壓脫水的物理處理的工藝技術(shù)。（1）美國(guó)NEWPARK廢棄物處理公司研制了一種由鉆井液脫水裝置、固體顆?？刂蒲b置和污水處理裝置組成的油田污物凈化裝置，在其中的污水處理裝置中，設(shè)有容量為16~320m3的藥劑混合罐?沉淀池和離心機(jī)。（2）烏克蘭石油工業(yè)聯(lián)合公司研制的YOB鉆井污水處理裝置采用化學(xué)混凝和多級(jí)沉淀方法處理污水，并提供密閉式鉆井供水系統(tǒng)；（3）法國(guó)PAU國(guó)際石油設(shè)備公司的橇裝閉路式污水處理裝置，采用中和、混凝和離心分離工藝，可連續(xù)操作，也可間歇式操作，具有很大的靈活性，處理量可以達(dá)到0.58m3/min，凈化水可再利用；（4）海灣地區(qū)石油鉆井作業(yè)區(qū)常常采用巖屑回注設(shè)備，將含有害物質(zhì)的巖屑回注到地層中，方法可行，又經(jīng)濟(jì)適用；（5）德國(guó)琥珀螺旋擠壓機(jī)，該設(shè)備主要用于污水中的淤泥處理，目前在國(guó)內(nèi)勝利油田老168井處理鉆井廢棄物的作業(yè)中已投入應(yīng)用，該設(shè)備自動(dòng)化程度高，但目前污泥脫水量較小，還不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，有待進(jìn)一步改進(jìn)；（6）日本Telnite石油公司的鉆井廢棄物處理裝置，采用了新的鉆井廢棄物處理技術(shù)，過(guò)去強(qiáng)調(diào)化學(xué)分離法，將污水進(jìn)行高昂的生化法處理，而新的工藝較之以前的方法，強(qiáng)化了鉆井完井廢棄物處理的脫水環(huán)節(jié)，將污水進(jìn)行濃縮蒸餾，降低待處理廢棄液的含水量，減少了固形物的總量，意味所需處理的化學(xué)藥劑減少，固化物減少，提高固、液分離的效率。從（1）～（5）等裝置來(lái)看，都非常注重物理機(jī)械和化學(xué)藥劑相結(jié)合的方法，均著重改善鉆井廢棄物前期脫水效果，提高淤泥的脫水能力，并完善固化成形配套裝置。在我看來(lái)也僅是一個(gè)預(yù)處理裝置，主要強(qiáng)調(diào)固液分離，而對(duì)分離后的水再進(jìn)一步處理根本沒(méi)有，只有（6）日本Telnite石油公司的鉆井廢棄物處理裝置，對(duì)分離后的水進(jìn)行濃縮蒸餾。過(guò)去，我國(guó)盲目購(gòu)買了一些國(guó)外設(shè)備，能完全用好的幾乎沒(méi)有。2.2囯內(nèi)鉆井廢棄物處理的現(xiàn)狀在鉆井過(guò)程中，每日均會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物。一直以來(lái)，國(guó)內(nèi)多數(shù)油田、井場(chǎng)都是將廢棄泥漿、鉆屑及相關(guān)生產(chǎn)的廢棄物集中排放到污水池中，在鉆井完井工作結(jié)束后，對(duì)廢棄物存儲(chǔ)池中的廢棄液直接固化處理。具體方法是待污水池中廢棄物在重力作用下自然沉降形成清夜與污泥，排掉上部不足總量1/3清液，余下約占總量2/3的淤泥，再加入固化劑劑直接固化。這種方法由于需處理的廢棄物總量中含水量較高，對(duì)化學(xué)藥劑消耗很大，成本較高，效果也不理想，不能完全消除污染隱患。目前也有少數(shù)如勝利油田、中原油田、遼河油田開(kāi)始采用隨鉆廢棄物處理裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井作業(yè)過(guò)程中和完井后所產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的技術(shù)。根據(jù)鉆井現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和撬裝組合，由收集系統(tǒng)工藝采用螺桿密封方式進(jìn)行物流傳輸，實(shí)現(xiàn)零落地、即時(shí)處理。（1）遼河油田廢棄物泥漿處理現(xiàn)狀：過(guò)去基本是采取完井后集中在污水池中進(jìn)行固化處理，以化學(xué)處理為主。由于油田鉆井現(xiàn)場(chǎng)在環(huán)境敏感區(qū)，多數(shù)在海、河、農(nóng)田周邊，如果按照簡(jiǎn)單的固化處理將會(huì)引起環(huán)境二次污染的后果。遼河油田積極開(kāi)展了廢棄鉆井液無(wú)害化處理的試驗(yàn)研究工作。應(yīng)用孔板壓濾機(jī)、臥式螺旋離心機(jī)進(jìn)行了廢棄物處理一體化裝置的研制與試驗(yàn)，初步取得了較好效果。但由于目前還處于室內(nèi)試驗(yàn)階段，還有待現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及推廣。（2）勝利油田廢棄物處理裝置應(yīng)用情況勝利油田老168井固液分離項(xiàng)目，主要是用化學(xué)絮凝法，配合運(yùn)用德國(guó)琥珀螺旋擠壓設(shè)備進(jìn)行隨鉆廢棄物處理試驗(yàn)。處理程序是：①采用化學(xué)方法固液分離②再用螺桿泵漿（污泥、鉆屑等固形物）到振動(dòng)篩，篩選出大部分的巖屑③剩余的污泥再次加藥化學(xué)處理④將處理后的污泥送入德國(guó)琥珀螺旋擠壓設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)化固液分離⑤固形物成型或搬運(yùn)。處理效果：進(jìn)入螺旋擠壓設(shè)備處理的固形物，能降低含水量，固形物能堆積成山，取得了減少固液混合物中含水量的效果。（3）普光油氣田廢棄物處理裝置應(yīng)用情況普光油氣田應(yīng)用一體化隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了鉆井廢棄物不落地隨鉆處理目標(biāo)。2007年以來(lái)，該技術(shù)分別在中石化川東北工區(qū)（四川達(dá)州）應(yīng)用3套，施工井7口，處理泥漿20000m3，泥漿脫水壓餅燒磚，污水達(dá)標(biāo)排放；2008年中石化中原油田普光分公司引進(jìn)一體化鉆井污水處理及固廢處理成套裝置4套，處理量10m3/h。普光油氣田隨鉆廢棄物處理系統(tǒng)構(gòu)成：1）隨鉆廢棄物收集系統(tǒng)：①隨鉆廢棄物收集系統(tǒng)是采用螺桿收集傳送裝置收集固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的落出物，實(shí)現(xiàn)不落地回收處理；并且及時(shí)使用污水泵收集井場(chǎng)排水系統(tǒng)排出的污物（含油含泥污水等），隨鉆進(jìn)行處理。該系統(tǒng)的主要配備有雙向螺桿傳輸機(jī)、單向螺桿傳輸機(jī)、污水泵。②配備主要設(shè)備：雙向螺桿傳輸機(jī)、單向螺桿傳輸機(jī)、螺旋擠壓傳送裝置、廢泥漿緩沖儲(chǔ)備罐。2）隨鉆固液分離系統(tǒng)：①固液分離系統(tǒng)采用化學(xué)方法與物理方法相結(jié)合，化學(xué)方法是針對(duì)不同的鉆井液體系加入相應(yīng)的破膠劑、絮凝劑、混凝劑、等化學(xué)藥劑，促使固液分離。物理方法是通過(guò)螺桿擠壓裝置的擠壓、濾帶傳輸器或螺旋擠壓裝置壓濾等物理作用，將水和含泥污水中的絮凝物分離，使得固體廢棄物含較少水份，起到強(qiáng)化固液分離的效果。②設(shè)備主要有四級(jí)固控設(shè)備，泥漿專用板框式壓濾機(jī)。3）隨鉆廢棄物固化系統(tǒng)：①該系統(tǒng)的主要設(shè)備包括螺桿傳輸機(jī)、特制高效攪拌固化機(jī)、板框式壓濾機(jī)或螺旋擠壓裝置。②分離后的固體廢棄物與固化劑、促凝劑、破膠劑、吸附劑、調(diào)整劑鉆屑等充分混合攪拌，經(jīng)`過(guò)固化機(jī)固化成型。經(jīng)該系統(tǒng)處理后的固化體硬化時(shí)間短，強(qiáng)度適當(dāng)，穩(wěn)定性好，浸出液無(wú)色透明，可以達(dá)到GB8978-1996污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。固化體可以通過(guò)成型設(shè)備形成一定形狀，便于運(yùn)輸和再利用。③特制高效攪拌固化機(jī)、螺旋擠壓傳送裝置、固化混拌中轉(zhuǎn)池。綜上所述，通過(guò)國(guó)內(nèi)外鉆井廢水處理現(xiàn)狀對(duì)比，可以看出當(dāng)前國(guó)外應(yīng)用的鉆井廢棄物處理裝置雖然技術(shù)較為先進(jìn)，僅對(duì)鉆井廢棄物的脫水效果方面優(yōu)于國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，在氧化和深度處理方面仍然落后，甚至沒(méi)有考慮到，這是因?yàn)樗麄儾捎玫你@井液是環(huán)保型，產(chǎn)生的廢棄物不及國(guó)內(nèi)難處理；國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)裝置其實(shí)就是將幾種設(shè)備生搬硬套地湊合在一起，相互極不協(xié)調(diào)靈和，不但工藝流程復(fù)雜，存在這樣或那樣的缺陷，當(dāng)然就很難滿足復(fù)雜多變的鉆井液的廢水的達(dá)標(biāo)處理要求。而且這些裝置設(shè)備幾乎都只注重廢棄物中固體廢物的處置（固化），涉及到鉆井廢水的達(dá)標(biāo)處理工藝技術(shù)及設(shè)備很少，截止今日，我國(guó)沒(méi)有一套設(shè)備裝置能夠真正使各種鉆井廢水處理都達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。2.3國(guó)盛公司研發(fā)的鉆井廢棄物處理裝置（GS系列）2.3.1GS系列鉆井廢棄物處理裝置特點(diǎn)成都國(guó)盛環(huán)境保護(hù)技術(shù)有限公司在總結(jié)了囯內(nèi)外同行處理裝的優(yōu)缺點(diǎn)后，吸收了國(guó)外產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，首先是花了大量精力研究各種鉆井液的組成成份，以及這些成份在廢棄物中對(duì)環(huán)境造成的影響；然后針對(duì)各種鉆井液的污染因子研發(fā)處理藥劑進(jìn)行降解，通過(guò)三年攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出了一種藥劑可以處理不同鉆井液體系的鉆井廢水；其次根據(jù)藥劑的性能和達(dá)標(biāo)排放（回用）要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的工藝流程及生產(chǎn)相配套的撬裝一體化處理成套設(shè)備。該處理成套設(shè)備具有以下特點(diǎn)：（1）工藝流程簡(jiǎn)單：無(wú)論是鉆井廢水，還是含巖屑較多的廢棄泥漿，均可通過(guò)破膠·混凝固液分離，固相可采用固化無(wú)害化處理，液相再通過(guò)催化氧化及高級(jí)氧化深度處理，真正實(shí)現(xiàn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）功能強(qiáng)大、全面：各處理單元功能強(qiáng)大，例如：在破膠·混凝固液分離單元，可以直接對(duì)廢棄物中的鉆屑、固含量較高的廢棄泥漿、井場(chǎng)沖洗用水、井場(chǎng)設(shè)備所遺留的油泥等污染物同時(shí)進(jìn)行破膠混凝處理，可以減少傳統(tǒng)四級(jí)固控裝置的鉆井液復(fù)雜凈化程序（這是國(guó)內(nèi)外其它處理裝置無(wú)法比擬的），從而減少了大量設(shè)備投入和能量消耗。充分無(wú)害化治理；氧化效率高（各級(jí)氧化效率均達(dá)80%以上，這也是國(guó)內(nèi)外其它處理裝置無(wú)法比擬的），確保污染物迅速降解以至達(dá)標(biāo)排放。（3）適應(yīng)性強(qiáng)：適合多種水基鉆井液體系的廢棄物處理；同時(shí)適應(yīng)不同方式的處理，既可用于傳統(tǒng)的有污水儲(chǔ)存池的現(xiàn)場(chǎng)處理，也可用于隨鉆不落地現(xiàn)場(chǎng)處理及聯(lián)合站的集中處理。（4）穩(wěn)定性強(qiáng)：不同的進(jìn)水水質(zhì)，均能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)污綜一級(jí)排放，不會(huì)隨水質(zhì)波動(dòng)影響處理結(jié)果；同時(shí)，撬裝一體化成套裝置，各配件及材質(zhì)選擇優(yōu)良，設(shè)備的質(zhì)量穩(wěn)定，易損件少，使用壽命長(zhǎng)。（5）操作方便：由于采用PLC控制，自動(dòng)化程度高，加之各單元功能強(qiáng)大，所以操作更為方便。（6）投資省，能耗低，運(yùn)行費(fèi)低。2.3.2GS系列鉆井廢棄物處理裝置與國(guó)內(nèi)外處理裝置比較國(guó)盛公司經(jīng)過(guò)多年研究，研發(fā)生產(chǎn)的鉆井泥廢棄物處理裝置其性能和處理效果均優(yōu)于目前國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品。下列通過(guò)對(duì)比說(shuō)明。破膠脫穩(wěn)破膠脫穩(wěn)鉆井廢棄物催化氧化高級(jí)氧化深度處理高效混凝污綜一級(jí)排放泥餅無(wú)害化處理后填埋或制磚或鋪路等RO膜處理Cl－含量高Cl－含量高污泥污泥圖2-1國(guó)盛公司鉆井廢棄物處理流程圖（1）與美國(guó)NEWPARK廢棄物處理裝置和烏克蘭石油工業(yè)聯(lián)合公司研制的YOB鉆井污水處理裝置對(duì)比：這兩個(gè)裝置僅對(duì)鉆井廢棄物進(jìn)行前期混凝、沉降過(guò)濾、簡(jiǎn)單凈化處理，無(wú)催化氧化和高級(jí)氧化深度處理工藝單元，無(wú)法針對(duì)我國(guó)高難降解的鉆井廢水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理，尤其是三磺泥漿體系，更是鞭長(zhǎng)莫及。而囯盛公司的廢棄物處理裝置在注重前期的破膠混凝的同時(shí)，重點(diǎn)突出對(duì)鉆井廢水的達(dá)標(biāo)處理，分別增加了催化氧化、高級(jí)氧化深度處理設(shè)備及RO膜設(shè)備，確保各種鉆井廢棄物達(dá)標(biāo)處理。（2）與日本的鉆井廢棄物處理裝置對(duì)比：日本對(duì)鉆井廢棄物采用的固液分離技術(shù)是先將回收到污水池中的廢棄液體通過(guò)自然沉降，分離出約1/3的自由水，剩余約2/3淤泥通過(guò)螺旋脫水壓榨機(jī)脫水處理，進(jìn)一步降低淤泥中的含水量約50%，實(shí)現(xiàn)固液分離。經(jīng)壓榨后的污水在通過(guò)濃縮蒸餾處理，剩下約1/3的固形物予以固化處理，最終完成整個(gè)廢棄物無(wú)害化處理過(guò)程。該套裝置售價(jià)昂貴，每臺(tái)單價(jià)約為3000萬(wàn)人民幣，濃縮蒸餾處理工藝將耗大量能量，處理成本在1400元～3400元之間，在我國(guó)目前根本無(wú)法推廣。分離后剩約1/3固體分離后剩約1/3固體2/3淤泥自然沉降后1/3清液污水池（廢棄鉆井液）分離后約1/3液體濃縮（負(fù)壓）蒸餾處理裝置約1/3待固化物體螺旋壓榨裝置固液分離處理90%可回收蒸餾水10%殘?jiān)瘜W(xué)脫穩(wěn)圖2-2日本鉆井廢棄物處理流程圖（3）與國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的廢棄鉆井液處理裝置對(duì)比：國(guó)內(nèi)多數(shù)油氣田廢棄液處理方式是在鉆井完井工作結(jié)束后，對(duì)廢棄物存儲(chǔ)池中的廢棄液直接固化處理。具體方法是待污水池中廢棄物在重力作用下自然沉降形成清夜與污泥，排掉上部不足總量1/3清液，余下約占總量2/3的淤泥，再加入固化劑劑直接固化。這種方法由于需處理的廢棄物總量中含水量較高，對(duì)化學(xué)藥劑消耗很大，成本較高，效果也不理想，不能完全消除污染隱患。該辦法早已淘汰，無(wú)法適應(yīng)新的環(huán)保要求。污水池（廢棄鉆井液）污水池（廢棄鉆井液）中轉(zhuǎn)池按污水處理方法常規(guī)化學(xué)處理泵入自然沉降后1/3清夜2/3淤泥用水泥、礦渣、固化劑直接固化填埋達(dá)標(biāo)排放或回收用作清潔水圖2-3國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的鉆井廢棄物處理流程圖（3）與國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鉆廢棄液處理工藝技術(shù)（裝置）對(duì)比：近年國(guó)內(nèi)先后開(kāi)發(fā)了孔板壓濾機(jī)、濾帶脫水傳輸機(jī)、臥式螺旋離心機(jī)等脫水裝置，促進(jìn)了廢棄鉆井液處理技術(shù)的提高。這種處理方法是先讓收集廢棄物的污水池自然沉降，對(duì)自然沉降后產(chǎn)生的自由水進(jìn)行常規(guī)污水處理；同時(shí)對(duì)淤泥部分加入絮凝劑、助凝劑等進(jìn)行化學(xué)脫穩(wěn)處理，然后再通過(guò)離心機(jī)、濾帶脫水機(jī)、孔板壓濾機(jī)等脫水裝置使其固液進(jìn)一步分離，最后對(duì)分離后的固形物和水分分別進(jìn)行固化處理和污水處理，從而完成對(duì)鉆井完井廢棄液的無(wú)害化處理。這種處理方式不足的是由于脫水裝置存在諸多問(wèn)題，自動(dòng)化程度不高，效率較低，況且鉆井廢水僅靠常規(guī)化學(xué)方法是根本達(dá)不到污綜一級(jí)排放的。絮凝狀淤泥絮凝狀淤泥2/3淤泥自然沉降后1/3自由水污水池（廢棄鉆井液）中轉(zhuǎn)池按污水處理方法常規(guī)化學(xué)處理后達(dá)標(biāo)排放化學(xué)脫穩(wěn)泵入分離后約1/2水分孔板壓濾裝置離心分離裝置濾帶脫水裝置分離后約1/2固形物固化處理選擇固液分離方式圖2-4國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鉆井廢棄物處理流程圖（4）與國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鉆井廢棄物隨鉆不落地處理工藝技術(shù)（裝置）對(duì)比：目前勝利油田、中原油田、遼河油田開(kāi)始采用隨鉆廢棄物處理裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井完井作業(yè)過(guò)程中和完井后所產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的技術(shù)。上述這種隨鉆不落地處理，實(shí)際就是與“國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鉆廢棄液處理工藝技術(shù)（裝置）”進(jìn)行了一個(gè)翻版，沒(méi)有質(zhì)的變化，僅增加了一個(gè)四級(jí)固控裝置，強(qiáng)調(diào)固相的處理，對(duì)液相僅靠化學(xué)藥劑處理也是難以達(dá)標(biāo)的。鉆鉆井平臺(tái)回收后作清潔用水固液分離系統(tǒng)固形物成型廢棄物收集系統(tǒng)污水處理系統(tǒng)（化學(xué)藥劑）井場(chǎng)污水固體廢棄物四級(jí)固控分離后的污水淤泥鉆屑達(dá)標(biāo)排放圖2-5隨鉆廢棄物處理工藝流程圖3.項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)我們研究鉆井廢水處理工藝技術(shù)的目的，重點(diǎn)旨在于徹底解決鉆井廢水不能達(dá)標(biāo)排放的技術(shù)難題，在此基礎(chǔ)降低投資成本和運(yùn)行費(fèi)用。4.1.鉆井廢棄物排放標(biāo)準(zhǔn)（1）鉆井廢水排放標(biāo)準(zhǔn)鉆井廢水屬高難降解工業(yè)廢水，其排放應(yīng)參照到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)表4-1。表4-1鉆井廢水考核主要因子及最高允許排放濃度指標(biāo)pHCOD(mg/L)油類(mg/L)懸浮物SS(mg/l)色度（倍）Cl－(mg/L)濃度6~9≤100≤10≤70≤50250（農(nóng)田）排放江河無(wú)限制由于鉆井液種類不同、使用量也不等、地質(zhì)差異以及鉆井施工管理等因素由此帶來(lái)鉆井廢棄物成分的復(fù)雜性，污染物差別非常大，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)不可以某一井場(chǎng)水質(zhì)固定數(shù)據(jù)為依據(jù)，應(yīng)考慮到鉆井廢泥漿水最大污染指標(biāo)和負(fù)荷來(lái)確定該方案的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)表4-2。表4-2鉆井廢水進(jìn)水污染物濃度指標(biāo)pHCOD(mg/L)油類(mg/L)懸浮物SS(mg/l)色度（倍）Cl－(mg/L)濃度7~124000~20000500~10001000~90001000～40005000～20000（2）鉆井固廢物排放標(biāo)準(zhǔn)鉆井固廢物采用固化處理技術(shù)，各地對(duì)泥餅浸出液執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不一，表4-3僅供參考。表4-3泥餅浸出液主要環(huán)保指標(biāo)（mg/L）泥漿污水脫出率泥餅含水率pH石油類CODCr+6總鉻備注≥50%≤85%6～9≤10≤1000.51.5非油基油基泥餅焚燒后6～9≤5≤1000.51.5油基標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978—1996標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—腐蝕性鑒別》GB5085.1-2007《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》GB5085.3-2007標(biāo)準(zhǔn)我們?cè)?.3節(jié)工藝流程簡(jiǎn)述中介紹了各單元的處理結(jié)果，在此不必再述。4技術(shù)方案4.1工藝流程目前國(guó)內(nèi)油氣田鉆井廢棄物處理成功的的案例極少，一般都是采用固化簡(jiǎn)單處理，能對(duì)鉆井廢水進(jìn)行深度處理能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)幾乎沒(méi)有。為此，我們?cè)趯?duì)油氣田鉆井廢棄物處理技術(shù)長(zhǎng)期研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合我囯的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和中試以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，最終確定如下工藝：破膠脫穩(wěn)·高效混凝固液分離處理單元＋微納米氣泡氣浮單元＋精細(xì)過(guò)濾＋Fe/C微電解催化氧化（+RO反滲膜處理單元）＋高級(jí)氧化深度處理單元，其工藝流程圖分別見(jiàn)圖4-1。圖4-14.2工藝關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)4.2.1關(guān)鍵技術(shù)（1）高效的處理藥劑強(qiáng)化破膠·混凝脫穩(wěn)，配合專用的固液分離脫水機(jī)，可以免除傳統(tǒng)的四級(jí)固控設(shè)施由此帶來(lái)的復(fù)雜工序以及能耗，處理效果令人驚嘆。圖3-1廢棄鉆井泥漿圖3-2為國(guó)盛公司的破膠與其它的破膠效果對(duì)比圖3-3為國(guó)盛公司的破膠與其它的破膠效果對(duì)比圖3-4國(guó)盛公司的混凝效果（2）微納米氣泡氣浮工藝強(qiáng)化分散油、乳化油及懸浮物的去除，有利后續(xù)處理。（4）高效Fe/C微電解催化氧化技術(shù)強(qiáng)化長(zhǎng)鏈大分子有機(jī)物的降解，其對(duì)有機(jī)物的去除率較通常的Fe/C微電解工藝提高一倍以上。（5）先進(jìn)多羥基高級(jí)氧化技術(shù)，產(chǎn)生超乎尋常的高濃度羥基自由基離子，確保鉆井廢水深度處理達(dá)標(biāo)排放。就COD可降低50mg/l以下。（6）最新一代的進(jìn)口特種反滲透膜（RO）產(chǎn)品，其膜元件的獨(dú)立圓盤式內(nèi)部結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)的渦流導(dǎo)流設(shè)計(jì)，減少污染物在濃水流道中的堵塞，大大降低對(duì)進(jìn)水的苛刻要求，專門針對(duì)高含鹽、高濃度有機(jī)廢水的處理，它是氯離子、鹽及重金屬的去除最有力可靠保障。4.2.2創(chuàng)新點(diǎn)（1）高效的處理藥劑帶來(lái)簡(jiǎn)單的工藝流程和較少的投資。（2）多種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)組合為一套完整的處理工藝，強(qiáng)強(qiáng)的技術(shù)組合確保鉆井廢水處理后穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的排放標(biāo)準(zhǔn)。為油氣田鉆井廢水處理尋找到了一個(gè)徹底的解決辦法，為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。（3）模塊化設(shè)計(jì)形成的撬裝一體化裝置，可靈活選用不同的處理單元滿足不同的水質(zhì)及出水要求。既方便移動(dòng)處理，也便于聯(lián)合站集中處理，更適合隨鉆不落地處理。4.3工藝流程簡(jiǎn)述4.3.1破膠·混凝脫穩(wěn)單元（1）破膠工序鉆井廢棄物直接進(jìn)入破膠處理設(shè)備，不同的鉆井液體系加入不等量的破膠處理劑，在攪拌下迅速破膠脫穩(wěn)。經(jīng)專用脫水機(jī)分離后，出水水質(zhì)清澈透明，略呈黃色；污泥脫水良好，易形成泥扁。其它的較為“先進(jìn)”方法是通過(guò)四級(jí)固控設(shè)備對(duì)鉆井廢棄物進(jìn)行洗砂、除砂、離心分離等，再通過(guò)板框式壓濾機(jī)、濾帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)等分離裝置對(duì)已經(jīng)過(guò)初步分離的固體鉆井廢棄物進(jìn)行進(jìn)一步固液分離。分離后的污泥含水較低，但分離后污水水質(zhì)渾濁，呈深棕或深黑色，有機(jī)物含量特高。這也使鉆井廢水不能達(dá)污綜一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的主要原因之一，糊略了這一步，后面再加多少工藝或設(shè)備，也很難達(dá)標(biāo)。［注］：①板框壓機(jī)：優(yōu)點(diǎn)，污泥含水較少，出水隨藥劑而變化；缺點(diǎn)，不能連續(xù)運(yùn)行，勞動(dòng)強(qiáng)度大，占地多，不適合撬裝裝配；②帶式壓濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)，污泥含水較板框次之，出水隨藥劑而變化；缺點(diǎn)，能耗高，運(yùn)行需加大量清水，占地也多，不適合撬裝裝配；③離心機(jī)：優(yōu)點(diǎn)，處理迅速，可連運(yùn)行；缺點(diǎn)，污泥含水較高，出水水質(zhì)差，振動(dòng)大，能耗高。（2）高效混凝工序?qū)ζ颇z分離后的鉆井廢水進(jìn)行混凝處理，進(jìn)一步去除有機(jī)物、懸浮物等，經(jīng)混凝后的出水呈淺黃色或無(wú)色。而對(duì)于鉆井廢水，可以直接進(jìn)行混凝。混凝預(yù)處理這一步驟也很關(guān)鍵的步驟，處理效果的好壞直接影響后續(xù)處理的難易及運(yùn)行費(fèi)用，是決定整個(gè)工藝技術(shù)成敗的主要因素之一。到目前為止，歷經(jīng)近20多年的努力，鉆井廢水處理不達(dá)標(biāo)問(wèn)題尚未得到有效的解決，主要原因是在混凝劑的性能和絮凝條件兩方面的研究工作未得到重大突破。鉆井廢水中含有大量的油類（油類是影響混凝的主要因素之一）、懸浮物及聚合長(zhǎng)鏈大分子有機(jī)污染物，呈現(xiàn)膠體態(tài)的特征，黏稠度高、性質(zhì)非常穩(wěn)定。若釆用一般的混凝劑（如硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁鐵等等）和助凝劑，不僅難以進(jìn)行有效的混凝絮凝脫穩(wěn)，或效果差、用量很大，甚至根本無(wú)法混凝，而且更為重要的是造成二次污染，增加新的污染因子，使其處理困難重重。這也是許多人根本沒(méi)注意到的。（3）該工藝單元的處理能力通過(guò)破膠混凝脫穩(wěn)，固液分離徹底，污泥脫水性好，廢水進(jìn)一步清澈透明。懸浮物質(zhì)SS去除率達(dá)85%～95%，膠體物質(zhì)去除率達(dá)75%～95%，COD去除率高達(dá)85%以上，除油除濁脫色脫水效果非常好，對(duì)后續(xù)處理具有重要作用。特別針對(duì)難混凝處理的三磺泥漿體系鉆井廢水，顯現(xiàn)出更好的混凝效果。4.3.2微納米氣泡氣浮單元?dú)飧》蛛x技術(shù)是處理含油鉆井廢水不可缺的工藝，對(duì)油類、懸浮物SS及部分有機(jī)物均有較高的去除率。氣浮分離的效果與氣浮設(shè)備產(chǎn)生的氣泡大小緊密相關(guān)，氣泡越小，氣浮的效果就越好；氣泡大，氣浮效果差。目前常用的氣浮法是普通加壓溶氣氣浮法，處理裝置由空氣壓縮機(jī)、加壓溶氣罐、減壓釋放設(shè)備、氣浮池、機(jī)器刮渣、排渣設(shè)備等構(gòu)成，系統(tǒng)復(fù)雜，工況不穩(wěn)定，且用減壓釋放閥或?qū)Ｓ冕尫牌饕装l(fā)生銹蝕堵塞等問(wèn)題，其產(chǎn)生的氣泡直徑大，均為毫米級(jí)，很少有微米級(jí)，而且體積大，不便于撬裝裝配。微納米氣泡氣浮法其在“低能耗、低成本”的前提下能實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)凈化的“高效率”，且高度自控、運(yùn)行穩(wěn)定，在氣浮預(yù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用效果尤為顯著，今后勢(shì)必將成為溶氣氣浮系統(tǒng)的替代技術(shù)。微納米氣泡氣浮裝置，當(dāng)空氣（或臭氧）通過(guò)負(fù)壓吸入（或加壓），氣水混合液在氣水混合罐內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)、切割，產(chǎn)生直徑在200nm～30um的微納米氣泡。在氣浮池里，微納米氣泡與水中雜質(zhì)顆粒相粘附而一起浮出水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。通過(guò)多次實(shí)際工程應(yīng)用論證，在混凝劑用量、停留時(shí)間、工作壓力和回流比等主要影響因素下，分別采用微納米氣泡氣浮法和普通加壓溶氣氣浮法，來(lái)考察了兩種處理工藝對(duì)水中主要污染物的去除效能，結(jié)果表明微納米氣泡氣浮法去除油類、SS效能、處理過(guò)程中藥耗、動(dòng)力費(fèi)等方面均優(yōu)于普通溶氣氣浮工藝。其設(shè)備小，占地面積小，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以縮短廢水處理時(shí)間，減小反應(yīng)區(qū)占地面積，這對(duì)降低水處理成本有重要的意義。本工藝流程中，我們采用微納米氣泡氣浮裝置進(jìn)行氣浮，進(jìn)一步對(duì)少量的油類、SS等的去除，為后續(xù)處理催化氧化或RO膜處理奠定了基礎(chǔ)。4.3.3催化氧化單元催化氧化單元包括Fe/C微電解工藝和Femon試劑氧化工藝，它是鉆井廢水處理的主要工藝，影響該段工藝的成敗主要由Fe/C填料性能好壞、微電解工藝以及Femon試劑氧化的條件等三者決定。4.3.4.1Fe/C微電解去除有機(jī)物的作用機(jī)理鐵—碳顆粒之間存在著一定的電位差而形成無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)微原電池回路。這些細(xì)微電池是以電位低的鐵成為陰極，電位高的碳做陽(yáng)極，在含有酸性電解質(zhì)的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。廢水中的某些難降解有機(jī)物在電極表面溶液中直接或間接參與氧化還原反應(yīng)，從而被降解或改變了污染物的性質(zhì)。這些原電池發(fā)生的電極反應(yīng)為：陽(yáng)極(Fe)：Fe－2e→Fe2+Eθ(Fe2+/Fe)=－0.44V陰極(C)：2H+＋2e→2[H]→H2(酸性條件下)Eθ(H+/H2)=0.00V O2＋4H+＋4e→2H2O(酸性充氧條件下)Eθ(O2/H2O)=1.23VO2＋2H2O＋4e→4OH－(中性或堿性條件下)Eθ(O2/OH－)=0.41V電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物具有很高的化學(xué)還原活性，陰極過(guò)程也可以使有機(jī)物的還原。在酸性充氧情況下電極反應(yīng)的Eθ最大，反應(yīng)O2＋4H+＋4e→2H2O進(jìn)行的最快，因此氫離子濃度較大時(shí)，氧的電極電位提高，微電池的電位差加大，促進(jìn)了電極反應(yīng)的進(jìn)行。由于Fe2+的不斷生成能有效的克服陽(yáng)極的極化作用，從而促進(jìn)鐵的電化學(xué)腐蝕，使大量的Fe2+進(jìn)入溶液，具有較高的化學(xué)還原活性。在酸性溶液中，電極反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量新生態(tài)氫原子[H]，氫原子能破壞發(fā)色和助色基團(tuán)，達(dá)到脫色的目的；同時(shí)鐵是活潑金屬，它的還原能力可使某些氧化基團(tuán)組分被還原為還原態(tài)物質(zhì)，廢水的可生化性大大提高。從這理論上解釋了微電解反應(yīng)對(duì)酸性廢水處理效果較好的原因。值得注意的是，鐵--碳原電池中，陰極發(fā)生的一系列中間反應(yīng)產(chǎn)物，如O2-、H2O2等，這些中間產(chǎn)物具有極強(qiáng)的氧化性。因此，F(xiàn)e/C微電解基本原理主要有4個(gè)方面：電場(chǎng)作用、氫的氧化還原作用、鐵的還原作用、鐵離子的混凝作用(堿性條件)等。由于電化學(xué)反應(yīng)在溶液中形成電場(chǎng)效應(yīng)，破壞溶液中分散的膠體粒子的穩(wěn)定體系，膠體粒子向相反電荷的電極移動(dòng)，沉積或吸附在電極上，從而去除廢水中的懸浮態(tài)和膠體態(tài)的污染物質(zhì)；微電解反應(yīng)產(chǎn)物具有高化學(xué)活性，其中新生原子態(tài)的[H]和新生態(tài)的Fe2+能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞其分子結(jié)構(gòu)，如苯環(huán)斷鏈，發(fā)色或助色基團(tuán)被破壞而失去發(fā)色能力。使大分子物質(zhì)分解為小分子小分子的中間體，某些難降解的有機(jī)物還原生成易降解的化合物，提高廢水的可生化性。4.3.4.2新型微電解填料特點(diǎn)高效微電解填料是微電解工藝成敗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的微電解填料易鈍化、板結(jié)、鐵泥堵塞、污泥量等缺陷是最令人頭疼的問(wèn)題，在運(yùn)行兩個(gè)月后，效果急劇下降。經(jīng)常性的更換新的填料不僅增加工作量，而且頻繁更換填料所帶來(lái)的是巨大的使用成本投入。這些因素阻礙這一工藝在水處理中的推廣。我公司針對(duì)高難降解有機(jī)廢水的特點(diǎn)而研發(fā)生產(chǎn)的一種新型填料，由多元金屬合金融合催化劑并采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)而成，比表面積大、不板結(jié)、不鈍化、高活化、微電流密度大并且持續(xù)高活性等鐵碳床的優(yōu)點(diǎn)。微電解填料主要成分為鐵、炭、低電位合金及催化劑，并且以極小顆粒的形式分散在微電解劑內(nèi)；有很高的比表面積，可以與廢水充分地接觸。由于炭、合金的電極電位比鐵低，加上催化劑的催化作用，當(dāng)電解劑處在電解質(zhì)溶液中時(shí)就形成無(wú)數(shù)個(gè)腐蝕微電池，在它的表面就有電流在成千上萬(wàn)個(gè)細(xì)小的電池內(nèi)流動(dòng)，鐵作為陽(yáng)極被腐蝕消耗，當(dāng)體系中有宏觀的陰極材料存在時(shí)，又可以形成宏觀腐蝕電池。高效微電解填料具有以下特點(diǎn)：①防板結(jié)：經(jīng)過(guò)高溫煅燒，鐵和碳融合為一體，這種鐵碳一體式結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出蜂窩狀構(gòu)架，這種構(gòu)架可以有效地防止板結(jié)。②高效性：鐵碳一體式微電解填料內(nèi)部有許多毛細(xì)管式的氣孔，可以快速吸入廢水，使其在內(nèi)部反應(yīng)，提高了反應(yīng)效率。③不鈍化：鐵碳一體的架構(gòu)可以避免鈍化的產(chǎn)生。在填料中碳不是以大顆粒形式存在，而是以非常細(xì)小的形式存在，反應(yīng)中隨著鐵的消耗碳也在不斷的脫落，脫落后的細(xì)小碳粒會(huì)吸附著污染物質(zhì)進(jìn)入沉淀池經(jīng)絮凝沉淀。④破環(huán)、斷鏈：相互靠近的鐵和碳浸泡在溶解中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生微電流，這種電流的綜合作用會(huì)使得難降解化合物破環(huán)、斷鏈。⑤耐受性：耐受廢水水質(zhì)波動(dòng)的范圍大，并且可以處理高濃度難降解廢水。⑥提高可生化性：有效提高廢水的B/C值，將難生化廢水轉(zhuǎn)化為易生化廢水。⑦多效性：微電解反應(yīng)產(chǎn)生多種效應(yīng)，借助鐵碳之間1.2V的電位差，可以產(chǎn)生微電流；微電流又會(huì)刺激廢水產(chǎn)生新生態(tài)的氫和新生態(tài)的氧，這些新生態(tài)的氫和氧具有很強(qiáng)的還原性和氧化性，會(huì)使得廢水發(fā)生強(qiáng)烈的氧化還原反應(yīng)，將難降解化合物轉(zhuǎn)化為易降解化合物；同時(shí)產(chǎn)生的鐵離子體現(xiàn)還原性的同時(shí)還是高效的絮凝劑。⑧免更換：本填料的使用壽命是沒(méi)有限制的，不用頻繁的更換填料，省去了繁瑣的更換填料的過(guò)程。鐵和碳是同時(shí)消耗的，填料中鐵和碳的比例永遠(yuǎn)不會(huì)改變，因此填料的消耗只是量的改變，而不是質(zhì)變。所以隨著填料的消耗只需要添加新填料就可以了⑨高強(qiáng)度：本填料的物理強(qiáng)度高，可以承受水壓能力強(qiáng)，物理強(qiáng)度1000kg/cm2。⑩比表面積大：空隙率≥65%，比表面積為1.2m2/g，大比表面積可以使得填料充分的與廢水混合，從而提高反應(yīng)效率。4.3.4.3Fe/C微電解工藝本公司鐵炭微電解工藝優(yōu)點(diǎn)如下：(1)系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，占地小，整個(gè)裝置易于實(shí)現(xiàn)定型化及設(shè)備制造工業(yè)化。(2)易與傳統(tǒng)水處理設(shè)施或其它工藝相協(xié)調(diào)組合，(3)應(yīng)用范圍廣，對(duì)各種毒物的去除效果均較理想，特別是高濃度含鹽有機(jī)廢水的處理，效果明顯，可生化性得以提高，利于后續(xù)處理。(4)使用壽命長(zhǎng)，操作維護(hù)方便，微電解塔(床)只要定期地添加鐵屑便可，惰性電極不用更換。(5)投資成本及運(yùn)行費(fèi)用低，效率高。4.3.4.4Fe/C微電解與H2O2組成催化高級(jí)氧化技術(shù)鐵碳微電解通過(guò)氧化還原反應(yīng)降解有機(jī)物，同時(shí)還產(chǎn)生[·OH]自由基，進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物，降低色度。微電解時(shí)陽(yáng)極、陰極在外加催化劑作用下，在廢液中形成羥基效應(yīng)，破壞廢水中分散膠體粒子的穩(wěn)定體系，膠體粒子向相反電荷的電極移動(dòng)、沉積或吸附在催化劑上，從而去除廢水中懸浮態(tài)和膠體態(tài)污染物質(zhì)。鐵碳結(jié)合作用一種是直接氧化，即污染物直接在陽(yáng)極失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，另一種是間接氧化，即Fe2+與H2O2構(gòu)成芬頓高級(jí)氧化工藝，產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基（·OH），無(wú)選擇地直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng)，降解為二氧化碳、水和簡(jiǎn)單有機(jī)物。催化氧化技術(shù)將以上兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合一體，能在較短時(shí)間內(nèi)使有機(jī)污染物得到有效徹底的去除，同時(shí)對(duì)大分子的破壞分解、降解。其作用機(jī)理如下：Fe2+＋H2O2→Fe3+＋·OH＋OH－Fe2+＋·OH→Fe3+＋OH－Fe3+＋H2O2→Fe2+＋HO2·＋H+HO2·＋H2O2→O2＋H2O＋·OHRH＋·OH→R?＋H2OR?＋?OH→ROHR?＋H2O2→ROH＋?OHR?＋Fe3+→R+＋Fe2+R+＋O2→ROO+→…→CO2＋H2OFe2+與H2O2之間反應(yīng)很快，生成氧化能力很強(qiáng)的?OH游離基。與三價(jià)鐵共存時(shí)，由于Fe3+與H2O2反應(yīng)緩慢地生成Fe2+，接著Fe2+再與H2O2迅速反應(yīng)生成?OH，?OH與有機(jī)物RH反應(yīng)生成有機(jī)游離基R?，R?進(jìn)一步氧化最終使有機(jī)物結(jié)構(gòu)發(fā)生碳鏈裂變，氧化為CO2和H2O，從而使廢水的CODCr值大大降低。Fe/C微電解催化高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)石油天然氣鉆井廢水的處理集高級(jí)氧化、氧化-還原、絮凝、吸附等多功能于一體，充分利用微電解反應(yīng)后產(chǎn)生的產(chǎn)物Fe2+，F(xiàn)e2+與H2O2方便組成Fenton試劑，不僅節(jié)約Femon試劑氧化法需要投加的原料（FeSO4）使用量，還可成為最后階段的絮凝沉淀劑，“一物多用”使之循環(huán)利用，在一定程度上降低處理成本，還減少傳統(tǒng)芬頓試劑反應(yīng)中頻繁的酸堿調(diào)節(jié)；更為重要的是微電解產(chǎn)生的Fe2+活性要比投加FeSO4的Fe2+活性更強(qiáng)，可達(dá)到理想的處理效果。4.3.4.5本工藝段目標(biāo)本工藝中催化氧化反應(yīng)對(duì)鉆井廢水的COD的去除率可達(dá)75%以上，有的去除率甚至可達(dá)80～90%以上，這時(shí)處理后的水質(zhì)其COD在500mg/l以下或更低，完全可以回用于鉆井泥漿的配制。4.3.5RO反滲透膜處單元4.3.5.1RO反滲透膜的應(yīng)用由于地質(zhì)狀況、鉆井液大量使用鉀鹽以及在處理過(guò)程中使用鹽酸，致使鉆井廢水含Cl－高，不去除就排放將會(huì)對(duì)農(nóng)作物造成巨大危害。氯離子的去除，是一世界性難題，目前最好的辦法仍是RO膜處理工藝。RO膜過(guò)濾技術(shù)作為一種先進(jìn)的水處理技術(shù)出現(xiàn)，具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，但是膜污染及膜劣化的問(wèn)題始終制約著該處理工藝的發(fā)展，這些問(wèn)題的出現(xiàn)不可避免地影響料液過(guò)濾性能，使水通量下降，導(dǎo)致膜系統(tǒng)壽命大打折扣。怎樣提高膜處理效率和利用率，成為膜處理技術(shù)中的關(guān)鍵問(wèn)題。常規(guī)的RO膜處理工藝方法都是用在低濃度有機(jī)物如純水凈化或中水回等工程中，對(duì)于像本項(xiàng)目中的高濃度鉆井廢水處理，國(guó)內(nèi)也有人嘗試過(guò)，但結(jié)果令人失望。就其原因，一方面膜本身質(zhì)量問(wèn)題，另一方運(yùn)行環(huán)境問(wèn)題，單一膜技術(shù)要想為了獲得最佳的處理效率，還是存在一些這樣或那樣的問(wèn)題。為此，我們特選用高品質(zhì)進(jìn)口RO膜的基礎(chǔ)上，盡量為膜運(yùn)行創(chuàng)造一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境，將幾種技術(shù)組合起來(lái)用，或者將膜與其他工藝方法結(jié)合起來(lái)用，將它們各自用在最合適的條件下，發(fā)揮其最大效率，或許是個(gè)最合理的工藝流程。4.3.5.2專用RO反滲透膜產(chǎn)品特點(diǎn)采用特殊改性的專用膜片和獨(dú)特力學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的導(dǎo)流盤，優(yōu)化流體在膜柱內(nèi)部流動(dòng)形態(tài)和壓力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對(duì)高濃度物料的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)的安全性和高效性。經(jīng)過(guò)近20年不斷優(yōu)化改進(jìn)的超級(jí)膜元件，專用于高濃度廢水治理，目前歐洲有上百個(gè)成功案例在經(jīng)濟(jì)、有效地運(yùn)行。（1）專用膜片改性技術(shù)（膜分離功能層更厚、電負(fù)性更低、膜表面更光滑、親水效果更好）特殊改性的RO/NF膜片具有更強(qiáng)的抗污染和耐高壓性能。較傳統(tǒng)膜片，具有更長(zhǎng)的使用壽命，一般3年以上。（2）抗污染的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更寬的流體通道（2.5mm）。更優(yōu)異的流體湍流效果（雷諾準(zhǔn)數(shù)>2500，膜片自清洗效果更好）。導(dǎo)流盤專利結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，渦流式流動(dòng)狀態(tài)（壓力損耗低，0.1～0.2bar/m2）。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以直接處理COD高達(dá)100,000mg/L高濃度度廢水，克服傳統(tǒng)膜元件無(wú)法應(yīng)用的局限。（3）膜通量高升級(jí)改性過(guò)濾膜片性能，采用新型聚酰胺復(fù)合薄膜，在傳統(tǒng)反滲透膜生產(chǎn)基礎(chǔ)上，使用專有的膜化學(xué)材料配方和改性技術(shù)，對(duì)膜片進(jìn)行升級(jí)更新，增加分離層的強(qiáng)度和厚度，同時(shí)在荷電性、親水性和表面光滑度進(jìn)行改性，具有極強(qiáng)的抗壓密、耐高壓、抗磨損、抗污染和高水通量性能；（4）防阻塞開(kāi)放式的寬流道，膜片與支撐導(dǎo)流盤空間高度達(dá)到2.5mm，有效避免物理堵塞，允許SDI高達(dá)20，電導(dǎo)率高達(dá)12萬(wàn)的料液直接進(jìn)入膜系統(tǒng)；（5）易清洗壽命長(zhǎng)特殊結(jié)構(gòu)及水力學(xué)設(shè)計(jì)使膜組易于自動(dòng)清洗，清洗后通量恢復(fù)性非常好；加上膜組件有效避免膜的結(jié)垢，膜污染減輕，減少化學(xué)清洗的頻率，使反滲透膜的壽命延長(zhǎng)；（6）能耗低支撐導(dǎo)流盤旋流狹縫的專利設(shè)計(jì)，流體在膜裝置內(nèi)形成渦流式螺旋流程，幾乎沒(méi)有流動(dòng)變向并勻速掃過(guò)膜片表層，最低限度降低壓力損失，解決常規(guī)圓盤式膜柱因流體急劇轉(zhuǎn)向造成的大量能耗缺點(diǎn)；（7）維護(hù)簡(jiǎn)單膜組件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，易于拆卸維護(hù)，可輕松檢查維護(hù)任何一片過(guò)濾膜片及其它部件，維修簡(jiǎn)單；組件內(nèi)部任何單個(gè)部件均允許單獨(dú)更換。對(duì)于過(guò)濾性能好的膜片仍可繼續(xù)使用，最大程度降低膜片更換成本；（8）自動(dòng)化程度高全自動(dòng)化控制，系統(tǒng)易于維護(hù)，減少人力成本。專用RO膜膜系統(tǒng)為全自動(dòng)式，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有完善的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)，PLC可以根據(jù)傳感器參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，適時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)形成保護(hù)，操作人員只需根據(jù)操作手冊(cè)查找錯(cuò)誤代碼排除故障，對(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有過(guò)高的要求；（9）周期短建設(shè)周期短，調(diào)試、啟動(dòng)迅速。專用RO膜系統(tǒng)的建設(shè)主要為機(jī)械加工，附以配套的廠房、水池建設(shè)，規(guī)模很小，建設(shè)速度快。設(shè)備運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后只需兩周左右的時(shí)間安裝調(diào)試工作就可完成；（10）占地面積小專用RO膜系統(tǒng)為集成式安裝，附屬構(gòu)筑物及設(shè)施也是一些小型構(gòu)筑物，占地面積很??；（11）回收率高濃縮倍數(shù)高，系統(tǒng)回收率可達(dá)80%以上，濃縮液大大減少，極大地減輕了MVR的處理量和投資規(guī)模。4.3.5.3本工藝段目標(biāo)專用RO膜最大功能是降低Cl－、鹽類及重金屬等污染物，同時(shí)該膜能使COD、NH3-N大幅降低。4.3.6多羥基高級(jí)氧化深度處理單元經(jīng)過(guò)催化氧化處理后的鉆井液廢水，COD仍在500～800mg/l之間，達(dá)不到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，即：COD≤100mg/l等指標(biāo)，必須進(jìn)行深度氧化處理。在此單元，我們采用特殊的工藝，產(chǎn)生高濃度的羥基自由基（·OH）深度氧化鉆井廢水。高級(jí)氧化技術(shù)是決定鉆井液廢水處理能否實(shí)現(xiàn)排放標(biāo)準(zhǔn)成敗的關(guān)鍵，到目前為止，鉆井液廢水未能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，就是被卡在高級(jí)氧化工藝上。下面我們對(duì)高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行專題介紹。高級(jí)氧化技術(shù)（AOP）是指產(chǎn)生羥基自由基（·OH）及發(fā)生一系列的·OH鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，使水中的有機(jī)物降解為H2O、CO2或無(wú)機(jī)鹽。羥基自由基（Hydroxylredical·OH）是一種天然的凈化污染物的物質(zhì)，是一種強(qiáng)氧化劑（氧化電位2.80V，與單質(zhì)氟的氧化能力相當(dāng)），具有極強(qiáng)的凈化人為污染物的能力。由于·OH的反應(yīng)屬于游離基反應(yīng)，因此具有極快的化學(xué)反應(yīng)速率[107~109L/mol.s]，這種極快的反應(yīng)速率可在1s~10s內(nèi)完成整個(gè)生化反應(yīng)。如何產(chǎn)生更多的羥基自由基（·OH）是我們進(jìn)行高級(jí)氧化最大的技術(shù)瓶頸，無(wú)數(shù)科研工作者都被堵死在這一關(guān)卡上。國(guó)盛公司通過(guò)多年的技術(shù)攻關(guān)，終于克服了高級(jí)氧化這一致命的難題，經(jīng)催化氧化后的鉆井廢水，再經(jīng)多羥基高級(jí)氧化30～60min，即可使COD降至100mg/l以下?？梢詷O大地縮短廢水處理工藝流程，減少設(shè)備體積以及占地面積，特別適用于車載撬裝式一體化裝配。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，石油、天然氣鉆井廢水的深度處理，采用多羥基高級(jí)氧化技術(shù)是最佳的選擇，可以從根本上解決污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放并無(wú)二次污染。我們?cè)?.3節(jié)工藝流程簡(jiǎn)述中介紹了各單元的處理結(jié)果，在此不必再述。5.投資及效益分析5.1投資本次以5m3/l處理設(shè)計(jì)。表5-1油氣田鉆井泥漿廢水處理設(shè)備及構(gòu)筑物報(bào)價(jià)一覽表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單價(jià)（萬(wàn)元）數(shù)量單位總價(jià)（萬(wàn)元）一破膠單元1反應(yīng)罐攪拌機(jī)JB-1-1.1KW0.43臺(tái)1.22蝶螺式污泥脫水機(jī)ES302281臺(tái)283進(jìn)水管道泵25WQD5-7-0.25s，流量5m3/h，揚(yáng)程7m?？趶?5mm0.51臺(tái)0.54堿加藥泵GB-200-0.6，最大流量200L/h，壓力0.35MPa，不銹鋼。1.21臺(tái)1.25堿罐攪拌器非標(biāo)制造，功率0.75kW0.21套0.26破膠劑加藥泵GB-S-1650-0.3，最大流量1650L/h，壓力0.35MPa，泵頭PVC。3.02臺(tái)6.07破膠劑罐攪拌器非標(biāo)制造，功率1.1kW0.22套0.48PAM加藥泵GB-1200-0.3，最大流量1200L/h，壓力0.35MPa，泵頭不銹鋼。2.02臺(tái)4.09PAM罐攪拌器非標(biāo)制造，功率0.75kW0.22套0.410pH計(jì)1-140.54套2.011整個(gè)撬裝及罐體造價(jià)6mmQ235鋼板壓筋加強(qiáng)防腐制作，內(nèi)外防腐處理，進(jìn)水口配套流量控制閥門、