[发明专利]一种钻井废液深度处理方法与工艺

说明书

技术领域

本发明涉及油气田环境保护技术领域。

背景技术

钻井废液主要是指石油钻井过程中排放的废弃钻井液和由各作业设备的清洗液、井液、污水(雨水冲洗井场携带部分泥浆及油类物质而形成的)等组成的废液，其中废弃钻井液是主要部分。其中主要污染特征有COD_Cr高，高色度，悬浮固体含量高且易在水中分散等特点。

废弃钻井液中添加了各种化学处理剂和表面活性剂，它的成分比较复杂，一般都含有重金属、油类、膨润土、碱和化合物(包括有机物)等对人、畜和环境有害的物质，如铁铬盐、磺化沥青、磺化栲胶、磺化褐煤等，能极大程度地造成钻井现场周围环境污染，不能直接排放。

目前处理钻井废液(含钻屑等固体废物)方法主要有：直接排放、回注、填埋、堆肥、土地耕作、稳定化/固化、热脱附和焚烧等方法。直接排放只适用于无毒的钻井废液，含油或非水基钻井废液及钻屑绝对禁止直接排放。回注法只能消除对地面环境或海底水体的影响，油类、盐分及重金属等污染组分没有得到处理，如果发生溢漏将产生二次污染。填埋法也只是消除了钻井现场的污染，污染物没有经过处理，沥出液对地下水的危害较大，且有填埋场地等其他因素限制，土地耕作和堆肥降低了盐分和重金属组分的浓度，石油类和部分有机化合物生物降解，但易造成地表水环境的污染，对地下浅层水也有影响；如果未来需要清理则处理废物体积增大，并且存在不同程度的空气污染。稳定化/固化处理污染组分稳定化处理，固化物沥出液可通过目前测试，处理后体积增加，盐分和石油类可降低固化效果且有可能沥出。热脱吸附和焚烧多用来处理油基钻井液产生的钻井废物，能耗大，高温下酸类化合物腐蚀设备且存在不同程度的空气污染。

以上方法都存在着不同方面和程度的不足，因而提出了钻井废液的处理的组合技术处理工艺，主要是以混凝为主的物化处理工艺，该工艺向钻井废液中添加化学混凝剂和絮凝剂进行处理，处理后产生的废水仍存在COD_Cr、悬浮固体等参数超标。钻井废液的混凝-高级氧化处理工艺是近年来发展起来一种组合处理工艺，其中高级氧化处理方式主要有Fenton试剂催化氧化、臭氧O₃氧化、湿式催化氧化等。湿式氧化所需温度和压力条件较高，对设备等要求较高，不易实现。臭氧O₃氧化在碱性条件下具有较好的氧化效果，但对于反应设备结果要求负载，对入水水质要求稳定；而钻井现场废液组成多变，水质变化大，不易在钻井现场应用。Fenton试剂催化氧化具有较高的氧化处理能力，是一种均相催化氧化的处理方式，并且在氧化过程中还存在与污染物发生混凝的特点，对反应设备要求低。为提高Fenton试剂催化氧化的处理效果，相继提出了photo-Fenton，电-Fenton，超声-Fenton等高级氧化处理技术，这类技术都是产生羟基自由基(·OH)消除或降解废水中难降解污染物，并提高废水的可生化性，但这些技术的推广应用还有一定的限制。

过硫酸盐是一种常见的氧化剂，其分裂后产生的硫酸自由基(SO₄^-·)在一定条件下具有比羟基自由基(·OH)更氧化还原电位，多数有机物能被其完全降解。过硫酸盐自身分解温度为70～100℃，这种对外来热量的要求在钻井现场试用受一定条件限制。此外可以用紫外线、Co₆₀产生γ射线以及水溶液中的过渡金属离子(Co²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺和Ag⁺)均可以催化过硫酸盐分解。基于硫酸自由基的过硫酸盐氧化技术，受到过硫酸盐成本和等方面的限制。

发明内容

本发明的目的，为石油钻井废液提供一种处理速度快，处理出水水质好的混凝-高级氧化组合技术，利用这种方法能够大幅度提高钻井废液的处理效果，使之达标排放。

本发明的处理方法有脱稳-絮凝、固液分离、高级氧化等几部分组成，具体方法是：在钻井废液中依次加入无机混凝剂和有机混凝剂的水溶液，高速搅拌均匀后，搅拌10～15分钟，将化学强化固液分离的钻井废液离心脱水，离心机转速选择在2600～3400转/分；在分离出的混凝出水中调节pH值为4，依次加入过氧化氢(30％)、过硫酸盐和硫酸亚铁，置于日光或模拟日光的辐射下，反应120～150分钟，用10％石灰乳调节pH值为8～9。

本发明中混凝工艺提供了新型的无机混凝剂和有机絮凝剂。