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        化學試劑在鉆井廢水處理中的應用

        2016-02-12 12:21:11才廣東石油化工學院石油工程學院廣東茂名525000
        質(zhì)量探索 2016年1期
        關鍵詞:化學試劑固化劑絮凝劑

        陳 才廣東石油化工學院石油工程學院,廣東 茂名 525000

        化學試劑在鉆井廢水處理中的應用

        陳 才廣東石油化工學院石油工程學院,廣東 茂名 525000

        鉆井廢水是油氣開采生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染物的重要組成部分,做好鉆井廢水的處理工作,能有效改善油氣生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)境效益。鉆井廢水的處理方法有多種,而化學試劑是各種處理方法應用過程中不可缺少的部分,本文將對化學試劑在鉆井廢水中的處理進行討論。

        化學試劑;鉆井廢水;固化法;氧化法

        0 引言

        在油氣開采過程中,鉆井過程產(chǎn)生的污水是最大污染源,這是由于鉆井過程中起/下鉆時泥漿系統(tǒng)的滲漏、地面設備和鉆井工具的清洗液、油污等一系列物質(zhì)混合而成組成了鉆井廢水,其組成十分復雜。由于鉆井過程中鉆井泥漿成分的不同,鉆井廢水的成分就有著巨大的差異,如鉆井液為普通泥漿時,含油量抄表;鉆井液為PAM泥漿時,廢水中的懸浮物、鉛、酚、油成分會超標。

        1 化學試劑在鉆井廢水處理中的應用

        鉆井廢水處理方法種類較多,如絮凝法、化學處理法、生化處理法以及膜分離法等,在以上處理方法中均會不同程度的涉及化學試劑的應用,尤其是作為深度處理的化學法,更是使用了大量的化學試劑。

        1.1 化學試劑在化學處理法中的應用

        1.1.1 固化法中的化學試劑

        當鉆井廢水中含有一定量的泥漿或砂石時,可采用固化法進行處理,其原理是通過固化劑的添加,使鉆井泥漿與之發(fā)生反應,形成強度大、穩(wěn)定性高的抗水固體,使鉆井液中含有的重金屬、高聚物、油類等有害成分封閉在固化體中,然后將固化體進行掩埋或再利用,從而達到降低鉆井廢水對環(huán)境污染的目的。

        固化劑一般包括無機和有機兩類,無機類固化劑主要包括石灰、石膏、水玻璃、氯化鈣、硫酸鋁等化學試劑;該類化學試劑具有固化機械強度高、對高固相含量廢水的處理效果較佳,穩(wěn)定周期長,同時成本低廉,因此應用量較大。有機固化劑主要包括甘油、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丁二烯、環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺凝膠體、瀝青等,有機類固化劑的優(yōu)點是適用范圍廣,能對不同成分的泥漿進行處理,且處理效果好;將多種固化劑配合使用,以實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

        1.1.2 化學試劑在氧化法中的應用

        氧化法處理鉆井廢水是近年來國內(nèi)外研究的熱點,其原理是通過向鉆井廢水中添加氧化劑,對廢水中的無機物或有機物進行分解,從而達到降低廢水中的BOD和CODCr含量的目的,下面以臭氧、次氯酸鈉和雙氧水為例,對其應用狀況進行簡要介紹。

        首先,臭氧(O3)的應用。O3具有氧化能力較強、反應速度快,抗干擾性好、無殘留、不會造成二次污染的優(yōu)點,但同時也存在成本高、耗電量大、設備維修困難的缺點,O3在水中的溶解度較低,而且具有能促使有一定毒性的物質(zhì)生成,如甲醛、乙醛等,使用者在使用過程中一定要注意。

        其次,次氯酸鈉(NaClO)的應用。NaClO氧化效率較低,在使用過程中需要使用催化劑,以加快其反應速度。鐵(Fe)、鎳(Ni)是較為常用的催化劑,起催化作用的主要是亞鐵離子(Fe2+)和鎳離子(Ni2+),機理是NaClO在催化劑的作用下產(chǎn)生活性較強的氧原子(O),氧原子穩(wěn)定性較差,很容易的電子,具有較好的氧化性,因此NaClO得氧化效率得到提升。

        最后,雙氧水(H2O2)的應用。H2O2處理鉆井廢水時,通常與Fe2+一起使用,形成Fenton試劑,該試劑已經(jīng)被廣泛應用于高級氧化工藝中,對廢液中的酚類、芳烴類、芳胺類難降解物質(zhì)有很好的處理效果。Fenton試劑試劑氧化法具有簡單、快捷、能產(chǎn)生絮凝作用的優(yōu)點,這是其他高級氧化工藝所欠缺的。Fenton試劑氧化機理如下:Fe2+)與H2O2)的鏈反應能生成·OH自由基,·OH的氧化性強,對各類有機物都能起到良好的氧化效果,廢水中不飽和鍵在該自由基的作用下會斷裂,生產(chǎn)新的物質(zhì)。實踐證明,含有C-O,C=C等結(jié)構的有機物會在Fenton試劑的作用下徹底氧化生產(chǎn)二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其他礦物鹽等,而且沒有新的污染,提高了廢水處理效果。

        1.2 化學試劑在絮凝法中的應用

        絮凝法是通過化學試劑的添加,使膠體狀物質(zhì)失去原有的穩(wěn)定性,形成易于沉淀的絮凝體,從而達到去除廢液中懸浮物及可溶物的目的。絮凝劑按主要組分可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑、復合絮凝劑以及微生物絮凝劑四大類。以無機類絮凝劑為例,聚合氯化鋁(PAC)、聚磷氯化鋁(PPAC)、聚合硫酸鐵(PFS)以及聚磷硫酸鐵(PFPS)等物質(zhì)已經(jīng)廣泛應用于油田鉆井廢水的處理工藝中。PPAC和PFPS的聯(lián)合應用能夠去除稠油中99.5%以上的濁度,除油率達到99%以上,該法處理工藝較為簡單,效率高,且成本低,因此應用較為廣泛。

        1.3 化學試劑發(fā)展趨勢

        鉆井廢水的成分復雜、化學成分含量高,穩(wěn)定性強,僅用一種處理方法難以達到理想的處理效果,將多種方法配合使用才能對鉆井廢液中的有害成分進行有效處理。根據(jù)我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標和企業(yè)發(fā)展目標可知,鉆井廢液處理工藝中對化學試劑的需求是巨大的,同時加快對無害化學試劑的研究工作是未來工作的主要內(nèi)容。

        2 結(jié)語

        油氣生產(chǎn)企業(yè)要實現(xiàn)綠色生產(chǎn),需要對鉆井過程中產(chǎn)生的廢液進行處理。鉆井廢液處理方法有多種,并且在實際處理過程中常常會多種方法配合使用,以達到良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

        [1]吳明霞.廢棄水基鉆井液環(huán)境影響及固化處理技術研究[D].東北石油大學,2012.

        [2]劉音,崔遠眾,常青,張雅靜,王琳琳,周振良.油田鉆井廢液處理研究進展[J].石油化工應用,2014,10:1-5.

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