一种钻井废弃物的资源化利用工艺的制作方法_2

文档序号:9778592阅读:来源:国知局
段流程图;
[0036]图7是本发明的制砖工段流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述, 显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都 属于本发明保护的范围。
[0038] 实施例1
[0039]以苏里格气田钻井泥浆、压裂返排液和试气作业废水的处理为例,其水质监测报 告中的各类钻井废弃污染物综合进水水质如下:
[0040]表1钻井废弃污染物的综合进水水质指标
[0042] 从检测结果中可以看出,组成苏里格油气田钻井废弃物的三股废水在⑶D、B0D5、 无机盐含量、油含量等指标中都严重超标,且除试气作业废水具有较好的可生化性外,另外 两股废水的可生化性都很低,且含盐量较高,属高盐难降解有机废水,因此,在处理方案的 选择上,需强化生化前的预处理过程,必须选择先进可靠的处理工艺,以降低系统总体的运 行费用和运行负荷。
[0043] 苏里格气田主要废弃物为钻井泥浆、压裂返排液、作业废水等,根据实际检测结 果,这些废弃物中含有多种有害物质,如油类、盐类、钻井液各种添加剂(人工合成或改性高 分子聚合物)、可溶性重金属离子等,环境危害性高。此外钻井泥浆和压裂返排液为多项固 相、多项液相、多项胶体体系的混合物,体系非常稳定,污染物处置难度较大。本发明处理后 的出水水质要求满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中城市绿化 用水水质标准,具体水质指标如下:
[0044] 表2出水水质指标

[0047] 本发明处理过程中产生的污泥要全部实现资源化利用,为此,在处理过程中产生 的污泥需按照污泥性质区别对待。
[0048] 第一类:含无机盐分较多的无机污泥。此类污泥主要来源于钻井污泥,经过脱水后 送免烧砖工段进行无害化和资源化处理,所产生的免烧砖在满足JC239-2001《粉煤灰砖》中 质量标准的前提下,同时要满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中浓 度限值要求,详见表3;
[0049] 表3免烧砖浸出毒性鉴别标准
[0051] 第二类:生物质含量较高的生化污泥和部分无机盐含量较低的无机污泥的混合污 泥。这部分污泥主要来自污水处理的生化处理工段,少量来自于钻井污泥。两种污泥掺混后 去生物堆肥工段,通过微生物的降解作用使其熟化,并满足《城市污水处理厂污泥处置园林 绿化用泥质》(GB/T 23486-2009)要求的质量标准,最终用于园区的绿化和土壤修复。具体 控制指标详见表4。
[0052] 表4生化污泥处置标准
[0053]
[0055] 污泥处置标准
[0056]请参阅图1-图7,本发明实施例中,钻井废弃物的资源化利用工艺,分为三个阶段: 预处理、生化处理和深度处理,在预处理阶段首先通过物化手段实现钻井泥浆和压裂返排 液的固液分离,所产生的固相分别进入免烧砖制备工段和污泥处置工段,剩余的液相与作 业废水一同进入调储池混合,混合液依次通过气浮、絮凝、沉淀等物理手段去除水体中的污 染物质,再通过铁碳微电解技术,提高水体的可生化性,降低水体的生物毒性;在生物处理 工段,通过水解酸化-接触氧化处理工艺,实现水体中残留有机物的生物降解,并脱除水体 中的氮磷等营养物质,生化出水的COD降至100mg/L以下;为最大限度的回收利用水资源,对 生化污水进行深度处理,使最终出水满足城市污水回用处理杂用水中绿化用水的水质标 准;在深度处理工段采用臭氧催化氧化法+BAF生物滤池的工艺对水体中的有机物进行进 一步降解,随后水体进入膜处理组件,经过低压抗污染膜和海水淡化膜的两级膜处理工艺, 尽可能提高淡水的回收率。所产的淡水水质优良,可全部回用于厂区内的绿化用水;膜处理 产生的浓水中含盐量大,直接排放对环境形成很大隐患,为此,在浓水后接MVR机械蒸发系 统,实现水体中盐分的结晶回收,所产生的冷却水也可用于园区的绿化回用。
[0057] 各工段分述如下:
[0058] (1)预处理工段
[0059] 根据对样品的分析,参照以往工程经验,苏里格钻井泥浆和压裂返排液在成分和 胶体特性上差别较大,钻井泥浆主要成分为水和固相膨润土、碱、高分子聚合物等组成,是 多相胶体体系,泥浆中含有多种护胶组分,COD超标严重,环境危害较大;压裂返排液是一种 粘度极高的粘稠液体,含有基液,高分子聚合物、天然植物淀粉,交联剂等组成。因此,在预 处理环节采取分类单独处理,处理后上清液进入同一调储池混合后续处理的思路。钻井泥 浆预处理着重于破胶,压裂返排液预处理则着重于脱除由交联剂带来的大量硼。
[0060] 1)泥浆破胶
[0061] 由于钻井泥浆中的膨润土本身就具有很强的水化能力,再有其中又加入大量的各 种护胶剂,以及钻进过程中混入的地下水、钻肩、原油,废弃钻井泥浆实际上是一个多相体 系,废弃钻井泥浆中具有表面活性的固体比普通污泥要高的多,因此化学脱稳是废弃钻井 泥浆固液分离前的一个必要步骤。泥浆破胶工艺就是利用化学方法进行固液分离,通过加 入凝聚剂和絮凝剂改变钻井泥浆的物理、化学性质,破坏钻井液的胶体体系,促使悬浮的细 小颗粒聚结成较大的絮凝体,再由机械手段达到固液分离的目的。
[0062] 通常所采用的凝聚剂有六12(5〇4)3工3(:12、?62(3〇4)3』6(:1 3、!123〇4、聚合硫酸铁、聚 合氯化铁、聚合氯化铝等无机混凝剂;使用较多的絮凝剂为非离子型、阳离子型和阴离子型 的聚丙烯酰胺类衍生物。国内外的研究表明,将这些凝聚剂和絮凝剂复合使用,并辅以机械 脱水,可使废弃钻井泥浆处理达到较好的固液分离效果。
[0063] 钻井废液破胶处理中产生的无机污泥70 %进入制砖工段;剩余的30 %进入污泥处 置工段;破胶后的清液进入调蓄池与其他水体混合后进一步处理。
[0064] 2)返排液脱硼
[0065]苏里格压裂返排液交联剂中含有大量的硼,硼是人和动植物所必需的营养元素, 但长时间接触过量硼会引发人体、动植物中毒,为使处理出水达到绿化回用的目的,必须对 压裂返排液中的硼进行脱除。本工艺流程中,通过沉淀法,利用沉淀剂与硼酸反应形成沉 淀,以达到脱硼目的。主要的沉淀剂有石灰、金属盐等。在弱碱性条件下,硼与金属氧化物反 应生成难溶的硼酸盐沉淀。
[0066] 经过脱硼处理后的清液进入调储池,与其他污水混合后进一步处理,脱硼产生的 沉淀污泥进入制砖工段。
[0067] 3)生化前处理
[0068] 经过破胶处理的钻井泥浆上清液和经过脱硼处理的压裂返排液上清液与作业废 水在调蓄池中混合均匀。混合液依次通过微气浮、絮凝、斜板沉淀、过滤等处理工段,以去 除水体中的分散油和乳化油,实现油水分离,并通过絮凝、沉淀作用去除水体中的胶体物质 和细小悬浮物;沉淀出水经过滤进一步除浊后进入铁碳微电解处理装置。
[0069] 在微电解装置内,以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质 的水溶液中发生电化学反应,形成无数个微原电池。通过氧化还原反应、原电池反应、电化 学富集、物理吸附、混凝沉淀等等一些列反应作用,使水体中的有机物断链、碳化,从而提高 污水的可生化性,同时脱色、脱浊。在铁碳填料的选择上,应用技术领先的铁碳颗粒,具有防 结块和堵塞的优点。
[0070] 调储池混合污水预处理流程见图2,经过一系列处理后的污水进入生化处理工段, 进行有机污染物的生物处理,前处理中产生的无机污泥进入污泥处置工段。
[0071] (2)生物处理工段
[0072]在含油污水处理领域,相对于其他化学物理方法,生物处理法由于其工程投资少, 运行费用低,操作管理简单等优点,近年来被广泛采用。此时,经过预处理后的混合污水中, 除含有少量油类物质外,预处理过程中加入的无机物质使得污水矿化度大大提高,水的活 性较低,进而抑制了微生物的生长,但有某些嗜盐、耐盐微生物可在高盐环境中很好地生 长,这些微生物的存在,使高矿化度污水的生化法处理有了一定的物质基础。通过优选驯化 试验,寻找到适合含盐含油水质环境的耐盐微生物,结合生物固定化技术,可以实现对含油 污水的高效处理。
[0073]本发明中,通过水解酸化-接触氧化工艺实现污水的生物降解。设置水解段的目 的,主要是利用水解过程,有效降低污染负荷,并将大分子难降解有机物分解成小分子有机 物,提高出水的可生化性,并且可以利用水解段较强的抗冲击能力,避免冲击性来水影响好 氧段稳定运行。好氧段则是利用其中好氧生物的高效降解效率,将污染物质进一步分解,确 保出水水质稳定。
[0074] 1)水解酸化池
[0075] -般厌氧发酵
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