钻井废水处理化学试剂应用

时间:2022-10-02 01:11:09

钻井废水处理化学试剂应用

摘要:

钻井废水是油气开采生产过程中产生污染物的重要组成部分,做好钻井废水的处理工作,能有效改善油气生产企业的环境效益。钻井废水的处理方法有多种,而化学试剂是各种处理方法应用过程中不可缺少的部分,本文将对化学试剂在钻井废水中的处理进行讨论。

关键词:

化学试剂;钻井废水;固化法;氧化法

0引言

在油气开采过程中,钻井过程产生的污水是最大污染源,这是由于钻井过程中起/下钻时泥浆系统的渗漏、地面设备和钻井工具的清洗液、油污等一系列物质混合而成组成了钻井废水,其组成十分复杂。由于钻井过程中钻井泥浆成分的不同,钻井废水的成分就有着巨大的差异,如钻井液为普通泥浆时,含油量抄表;钻井液为PAM泥浆时,废水中的悬浮物、铅、酚、油成分会超标。

1化学试剂在钻井废水处理中的应用

钻井废水处理方法种类较多,如絮凝法、化学处理法、生化处理法以及膜分离法等,在以上处理方法中均会不同程度的涉及化学试剂的应用,尤其是作为深度处理的化学法,更是使用了大量的化学试剂。

1.1化学试剂在化学处理法中的应用

1.1.1固化法中的化学试剂

当钻井废水中含有一定量的泥浆或砂石时,可采用固化法进行处理,其原理是通过固化剂的添加,使钻井泥浆与之发生反应,形成强度大、稳定性高的抗水固体,使钻井液中含有的重金属、高聚物、油类等有害成分封闭在固化体中,然后将固化体进行掩埋或再利用,从而达到降低钻井废水对环境污染的目的。固化剂一般包括无机和有机两类,无机类固化剂主要包括石灰、石膏、水玻璃、氯化钙、硫酸铝等化学试剂;该类化学试剂具有固化机械强度高、对高固相含量废水的处理效果较佳,稳定周期长,同时成本低廉,因此应用量较大。有机固化剂主要包括甘油、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丁二烯、环氧乙烷、聚丙烯酰胺凝胶体、沥青等,有机类固化剂的优点是适用范围广,能对不同成分的泥浆进行处理,且处理效果好;将多种固化剂配合使用,以实现企业的经济效益和社会效益。

1.1.2化学试剂在氧化法中的应用

氧化法处理钻井废水是近年来国内外研究的热点,其原理是通过向钻井废水中添加氧化剂,对废水中的无机物或有机物进行分解,从而达到降低废水中的BOD和CODCr含量的目的,下面以臭氧、次氯酸钠和双氧水为例,对其应用状况进行简要介绍。首先,臭氧(O3)的应用。O3具有氧化能力较强、反应速度快,抗干扰性好、无残留、不会造成二次污染的优点,但同时也存在成本高、耗电量大、设备维修困难的缺点,O3在水中的溶解度较低,而且具有能促使有一定毒性的物质生成,如甲醛、乙醛等,使用者在使用过程中一定要注意。其次,次氯酸钠(NaClO)的应用。NaClO氧化效率较低,在使用过程中需要使用催化剂,以加快其反应速度。铁(Fe)、镍(Ni)是较为常用的催化剂,起催化作用的主要是亚铁离子(Fe2+)和镍离子(Ni2+),机理是NaClO在催化剂的作用下产生活性较强的氧原子(O),氧原子稳定性较差,很容易的电子,具有较好的氧化性,因此NaClO得氧化效率得到提升。最后,双氧水(H2O2)的应用。H2O2处理钻井废水时,通常与Fe2+一起使用,形成Fenton试剂,该试剂已经被广泛应用于高级氧化工艺中,对废液中的酚类、芳烃类、芳胺类难降解物质有很好的处理效果。Fenton试剂试剂氧化法具有简单、快捷、能产生絮凝作用的优点,这是其他高级氧化工艺所欠缺的。Fenton试剂氧化机理如下:Fe2+)与H2O2)的链反应能生成•OH自由基,•OH的氧化性强,对各类有机物都能起到良好的氧化效果,废水中不饱和键在该自由基的作用下会断裂,生产新的物质。实践证明,含有C-O,C=C等结构的有机物会在Fenton试剂的作用下彻底氧化生产二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其他矿物盐等,而且没有新的污染,提高了废水处理效果。

1.2化学试剂在絮凝法中的应用

絮凝法是通过化学试剂的添加,使胶体状物质失去原有的稳定性,形成易于沉淀的絮凝体,从而达到去除废液中悬浮物及可溶物的目的。絮凝剂按主要组分可分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、复合絮凝剂以及微生物絮凝剂四大类。以无机类絮凝剂为例,聚合氯化铝(PAC)、聚磷氯化铝(PPAC)、聚合硫酸铁(PFS)以及聚磷硫酸铁(PFPS)等物质已经广泛应用于油田钻井废水的处理工艺中。PPAC和PFPS的联合应用能够去除稠油中99.5%以上的浊度,除油率达到99%以上,该法处理工艺较为简单,效率高,且成本低,因此应用较为广泛。

1.3化学试剂发展趋势

钻井废水的成分复杂、化学成分含量高,稳定性强,仅用一种处理方法难以达到理想的处理效果,将多种方法配合使用才能对钻井废液中的有害成分进行有效处理。根据我国经济可持续发展战略目标和企业发展目标可知,钻井废液处理工艺中对化学试剂的需求是巨大的,同时加快对无害化学试剂的研究工作是未来工作的主要内容。

2结语

油气生产企业要实现绿色生产,需要对钻井过程中产生的废液进行处理。钻井废液处理方法有多种,并且在实际处理过程中常常会多种方法配合使用,以达到良好的环境效益和经济效益。

作者:陈才 单位:广东石油化工学院石油工程学院

参考文献:

[1]吴明霞.废弃水基钻井液环境影响及固化处理技术研究[D].东北石油大学,2012.

[2]刘音,崔远众,常青,张雅静,王琳琳,周振良.油田钻井废液处理研究进展[J].石油化工应用,2014,10:1-5.

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