秦春林(重慶（長壽）化工園區(qū)中法水務(wù)有限公司)

一、 引 言

鉆井廢水通常被認(rèn)為是經(jīng)過稀釋的鉆井液， 鉆井液處理劑種類繁多，已由過去的20 多種發(fā)展到100 多種，通常包括加重劑、降失水劑、堵漏劑、增粘劑、稀釋劑和穩(wěn)定劑，解卡劑、減阻劑、PH 調(diào)節(jié)劑、防地層傷害和防垢劑等[1]。 氣井鉆井廢水對環(huán)境的影響：①pH 值過高或過低，致使高含鹽的廢水影響土壤的結(jié)構(gòu)和危害植物的生長；②廢水有機(jī)物（如高分子化合物等鉆井添加劑）使水體的COD、BOD 升高，影響水生動植物的生長；③有害的金屬離子（如Cr6+、汞）容易進(jìn)入食物鏈，并累積而危害人類的正常生理活動。

目前，氣井鉆井廢水的處理有下列幾種處理方法：化學(xué)處理法、電絮凝處理法、生化處理法、地層滲透處理法、鉆井廢水的深度處理方法。 混凝處理對懸浮物和膠體的去除率較高，但對水溶性有機(jī)物難除去，特別是鉆井后期廢水和深井廢水；混凝處理難以達(dá)到排放要求，需要進(jìn)行深度處理，國內(nèi)外深度處理一般采用活性炭吸附， 化學(xué)氧化和生物處理等工藝， 而活性炭吸附能力小，成本較高。 氧化法常用的氧化劑有臭氧、次氯酸鈉和雙氧水等，其中臭氧處理耗電量大，設(shè)備維修費(fèi)用高而應(yīng)用很少。 次氯酸鈉氧化效率低，采用催化劑提高催化效率，但易造成鎳流失，同時(shí)引入新的污染物氯離子[2]。

某工業(yè)污水處理廠除接收常規(guī)工業(yè)污水的同時(shí)， 接收一部分氣礦廢水，其主要來源于鉆井過程中的大量泥漿，設(shè)備及鉆臺的沖洗水等，其特征：水質(zhì)波動性大、COD 濃度高，可生化性差；氯離子濃度高；懸浮物含量高等。 該廠主要工藝為卡魯賽爾氧化溝及利用添加PFS 等化學(xué)藥劑的方法去除COD 和BOD，但鑒于氣礦廢水的特性，其現(xiàn)有好氧系統(tǒng)無法滿足處理要求。 因此，筆者參考業(yè)內(nèi)相關(guān)高濃度廢水處理經(jīng)驗(yàn)，利用現(xiàn)有設(shè)施，對氣礦廢水處理管理及相關(guān)參數(shù)控制進(jìn)行了摸索和研究。

二、氣礦原水水質(zhì)

根據(jù)對該廠所接納的氣礦原水樣進(jìn)行的分析， 發(fā)現(xiàn)各氣井所產(chǎn)生的水質(zhì)差異及濃度波動較大：COD 均值12561mg/l， 峰值245400 mg/l；氯離子均值19239mg/l，峰值145000mg/l；且其特殊性質(zhì)導(dǎo)致含油較高、 B/C 較低，極難生化處理。 各指標(biāo)均超出該廠常規(guī)接納標(biāo)準(zhǔn)。

三、 模擬處理

鑒于氣礦廢水氯離子極高， 且極可能含有其他抑制毒性物質(zhì)， 須先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模擬處理。 相關(guān)資料顯示， 氯離子超過10000mg/l 將抑制微生物活性，故取上限值檢驗(yàn)抑制情況。 將適量活性污泥加入5L 容器中，利用充氣泵曝氣，根據(jù)氯離子濃度計(jì)算加入氣礦廢水； 選取曝氣24、48、72、96、120H 五個(gè)控制點(diǎn)，分析結(jié)果表明，最初曝氣24H，COD 下降23.7%，微生物尚可吸附部分有機(jī)物；48H 由于高濃度氯離子抑制，有機(jī)物解吸，且少量污泥解絮，COD 升高；72H 后污泥馴化，COD 穩(wěn)定下降。氨氮去除較穩(wěn)定，證明硝化菌能承受該濃度氯離子；整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，無原、后生動物，菌膠團(tuán)未出現(xiàn)明顯解體現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)證實(shí)氣礦廢水除氯離子外，無其他明顯抑制毒性物質(zhì)，故嚴(yán)格控制其濃度，將不會沖擊好氧系統(tǒng)；經(jīng)過120H 曝氣，COD去除率僅為31.7%，故僅利用好氧生化無法達(dá)到要求，須考慮先進(jìn)行缺氧預(yù)處理。

四、 實(shí)際處理

筆者綜合模擬階段經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該廠生產(chǎn)負(fù)荷較低，一條線運(yùn)行、一條線空置的現(xiàn)狀，形成了預(yù)處理+強(qiáng)化深度處理的工藝路線。

預(yù)處理：1、投加適量活性污泥進(jìn)入空置氧化溝（以下簡稱“預(yù)處理段” ），并逐步注入氣礦廢水，停運(yùn)曝氣機(jī)，僅運(yùn)行潛推，逐步馴化缺氧/厭氧污泥；2、根據(jù)預(yù)處理段內(nèi)水質(zhì)及水位情況，適量補(bǔ)充活性污泥，保持足夠的污泥濃度的同時(shí)稀釋氯離子；3、根據(jù)好氧段處理情況，當(dāng)預(yù)處理段內(nèi)COD 低于3000 mg/l 時(shí)，停潛推靜置1H，開啟閘門，上層較清處理水進(jìn)入空置二沉池，并將該水抽入回流污泥系統(tǒng)，進(jìn)而進(jìn)入好氧段。

經(jīng)過一段時(shí)間實(shí)際運(yùn)行， 主要污染因子濃度得到有效削減。根據(jù)計(jì)算，預(yù)處理段HRT 達(dá)66d；排除稀釋因素，COD 去除率達(dá)71.3%，其中部分COD 轉(zhuǎn)化為BOD5，致使BOD5 濃度提高，考慮對BOD5 的同時(shí)去除， 實(shí)際去除率為-5.3% ，B/C 值由0.12 提升至0.38，總油及石油類去除率分別為82.1%、82.5%。 對預(yù)處理段污泥鏡檢發(fā)現(xiàn)：無原、后生物象，但菌膠團(tuán)形狀良好。 pH 值未出現(xiàn)明顯下降（預(yù)處理段內(nèi)HRT 超過50 天，水解酸化產(chǎn)生的乙酸被完全甲烷化），DO 值在0.4mg/l 左右。 根據(jù)COD 下降以及B/C 提高情況，判定預(yù)處理段主要是厭氧、缺氧污泥交替作用：預(yù)處理段表面流速約0.4 米/秒，水深為4.5 米，其上部為缺氧污泥，下部為厭氧污泥。

深度處理：根據(jù)資料顯示，鉆井廢水中污染物以膠體物質(zhì)和乳化劑為主[1]，而去除該類物質(zhì)最有效的方法為混凝沉淀法。 該廠內(nèi)原設(shè)計(jì)CAF 氣浮池，因進(jìn)水中含油極少，已被改造為化學(xué)沉淀池，但以除磷為主。 根據(jù)相關(guān)資料顯示以及實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對于含有較多難降解膠體物質(zhì)和乳化劑的廢水， 化學(xué)混凝沉淀能取得較好的COD 去除效果。故筆者就COD 去除效率提高的可行性，進(jìn)行了藥劑投加量及反應(yīng)條件的燒杯試驗(yàn)，結(jié)果顯示：改良投加模式在低投加量，沉淀時(shí)間縮短的條件下去除率更佳，故對化學(xué)沉淀池進(jìn)行改造：前移PFS、APAM 投加點(diǎn)至最優(yōu)位置，增加混合強(qiáng)度及時(shí)間；氣浮機(jī)由全天候全開改為適時(shí)開若干臺，開啟時(shí)提高混合效果，關(guān)閉時(shí)可將后段視為平流沉淀池。 改造后在去除COD、SS 及總磷等方面均取得顯著的效果， 運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)化學(xué)沉淀池COD 平均進(jìn)水濃度為90.2mg/l 時(shí)，去除率為21.3%，且出現(xiàn)進(jìn)水濃度越高，去除率相應(yīng)升高的情況，如：化學(xué)沉淀池COD進(jìn)水濃度在130mg/l 時(shí)，其去除率可達(dá)30%。

五、實(shí)際運(yùn)行成果

某月份， 該廠常規(guī)進(jìn)水均值：COD373.4 mg/l、 氯離子771.9 mg/l；氣礦進(jìn)水均值：COD5786 mg/l、氯離子9825mg/l；總排口均值：COD70.9mg/l、氯離子997.5mg/l。 .根據(jù)該廠未處理氣礦廢時(shí)，COD 去除率為83%計(jì)算得出，因處理氣礦廢水導(dǎo)致出水COD 上升7.4mg/l；根據(jù)氯離子不被降解的特性以及其濃度，推算出該期間氣礦廢水與其他廢水量比為1∶39.1， 則單獨(dú)考慮氣礦廢水，其處理后COD 應(yīng)為360.2mg/l， 氣礦廢水整體去除率為93.8%，見表5－1：

表5－1 各工序氣礦廢水去除效率

六、 結(jié)論

現(xiàn)階段該廠氣礦廢水處理主要流程為： 氣礦原水→預(yù)處理段→好氧生化→化學(xué)沉淀→達(dá)標(biāo)排放。

在預(yù)處理階段， 高濃度氣礦廢水幾項(xiàng)主要污染因子可得到有效的降解，毒性物質(zhì)得到緩沖和稀釋，可生化性提高，而后少量均勻穩(wěn)定地進(jìn)入好氧段，不會對其造成大的沖擊。 該處理工藝的關(guān)鍵在于控制氯離子濃度， 過高將抑制預(yù)處理段微生物活性進(jìn)而致死。 在不增設(shè)其他處理設(shè)施的情況下，該工藝能大規(guī)模的處理氣礦廢水，并具有運(yùn)行成本低，管理簡單，出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

但該處理工藝的應(yīng)用仍存在限制條件： 一是預(yù)處理段HRT過長，若無空余設(shè)施而單獨(dú)修建缺氧單元，則成本較高。 但在目前國內(nèi)多數(shù)污水廠建設(shè)超前的情況下，則能有效降低運(yùn)行成本；二是若單獨(dú)氣礦廢水處理水質(zhì)仍無法滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978－1996 中COD 小于100mg/l 的要求， 對此建議引入生活廢水綜合處理， 或增設(shè)活性炭過濾等深度處理裝置以保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

[1] 蔣學(xué)斌，川渝地區(qū)油氣田鉆井廢水處理研究

[2] 黃志宇等，氣井鉆井廢水深度處理實(shí)驗(yàn)研究[J].天然氣工業(yè)，2005，25(5)∶44－46.