陈原野;陈迪夫;陈孝兵;陈文军;刘晓玲;张可;罗鸿兵
【摘 要】针对广安市大安镇盐矿钻井泥浆,为了达到无害化处理目的,设计了预处理→破胶→固化→无害化处理施工→无害化退场的处理工艺.结果表明:(1)聚合氯化铝铁(PFAC)为最佳破胶剂,其破胶效果优于氯化铁(FeCl3)、聚合氯化铝(PAC)和硫酸铝(Al2 (SO4)3);(2)破胶处理后的出水COD浓度为6.48 mg/L,COD降解率为99.41％;(3)通过无害化施工和安全退出,使得盐矿钻井废弃泥浆固化安全达到了无害化要求.不仅有效地解决了大安镇盐矿钻井废弃泥浆污染问题,而且有效改善了当地环境质量.%For the purpose of harmless treatment of drilling waste mud from a salt mine at Da'an town in Guangan city of Sichuan province,the treatment process including pretreatment,gel breaking,solidification,construction of harmless treatment and harmless exit,was designed.The results show that:(1) Polyferric aluminum chloride (PFAC) was found to be the best gel breaker,is was more effect than FeCl3,PAC and Al2 (SO4) 3;(2) After gel breaking,the average effluent COD concentration was 6.48 mg/L with corresponding degradation rate of 99.41％,and the optimal pH was 6 ～ 7;(3) Thr ough harmless construction and exit,the drilling waste mud solidification had met the requirement of safety and harmless.This study not only solved the problem of drilling waste mud pollution in the salt mine in Daan Town,but also effectively improved the local environmental quality.
【期刊名称】《四川环境》
【年(卷),期】2018(037)001
【总页数】6页(P145-150)
【关键词】钻井泥浆;破胶;固化;无害化
【作 者】陈原野;陈迪夫;陈孝兵;陈文军;刘晓玲;张可;罗鸿兵
【作者单位】四川农业大学环境学院,成都611130;四川省绵阳市南山中学,四川绵阳621000;四川省煤田地质工程勘察设计研究院,成都610072;四川省煤田地质工程勘察设计研究院,成都610072;四川水利职业技术学院,四川崇州611231;四川农业大学土木工程学院,四
黄冈职业技术学院
川都江堰611830;四川农业大学环境学院,成都611130;四川农业大学土木工程学院,四川都江堰611830
【正文语种】中 文
【中图分类】dea分析X703
1 引 言
钻井泥浆在钻井过程中起着平衡钻孔内压力、冷却钻头、携带钻屑返到地面等作用，在钻井泥浆反复循环使用过程中与地层岩屑形成一种极其复杂混合多相体系，这些废弃泥浆不进行无害化处理，对环境存在潜在的污染和毒性危害[1]。近些年，随着我国经济的发展，废弃钻井泥浆对土壤环境的污染防治和土壤修复关系到百姓民生，因此发展绿循环经济已成为可持续发展的关键[2]。清华同方真爱
目前国内外有众多的泥浆处理方法[3]，包括：简单处理后直接排放、泥浆转水泥浆(MTC)技术、固化处理、异地集中处理等主要技术，它们各有优缺点，但我国主要遵循无害化处理原则[4～6]，即：(1)适应我国国情，处理成本低、工艺简单实用、处理效果好的工艺和
技术；(2)满足野外现场作业要求；(3)对毒性最大分散型泥浆，必须进行无害化处理，而对不分散泥浆有条件也可进行处理；(4)建立完善的处置和评价监测结果记录。由于废弃泥浆量比较大，应进一步研究废弃泥浆固化、固液分离和再利用技术等，可将处理后的泥浆用于壁后填充固井及制砖等，扩大应用范围[7]。对于盐矿，其钻井废弃泥浆处理同样是难度较大的，本文将探讨固化处理法处理盐矿钻井废弃泥浆，以保护和提高当地环境。
2 广安市大安镇处理工艺设计
2.1 泥浆特性
观察物体教学设计
大安镇是位于广安市广安区东北部的一个乡镇，该镇有1个盐矿钻废水井点，总体积约为2 571m3，其中污泥现存量771m3，占比30%。具体大安镇盐矿污染调查结果如表1。
信托公司集合资金信托计划管理办法表1 广安市大安盐矿污染调查情况Tab.1 Investigation on the pollution of Daan salt mine污泥现存量(m3)废弃现存重量(t)废弃泥浆中含水量(m3)固化之前破胶的水量(1∶1体积；m3)污水混凝过程产生的污泥量(t)7711602361771720
钻探泥浆主要成分为：羧甲基纤维素钠(CMC)、璜化褐煤SMC(腐植酸钾)、盐、泥浆和澎
润土等，泥浆呈碱性，pH=8。
经过污染测试分析，盐矿钻井的泥浆含水率极高，其体积含水率为46.79%，质量含水率为18.38%。密度为2 077.7kg/m3；颜为褐，表面有油污，味道难闻。
2.2 处理工艺设计
根据现场情况、泥浆属性和成功案例，设计了广安市大安镇盐矿钻井废弃泥浆的处理工艺，见图1。
图1 盐矿钻井废弃泥浆处理工艺设计Fig.2 Design of waste mud treatment process for salt mine drilling
主要处理工艺包括预处理、固化小试、固化施工准备、无害化处理施工、退场等环节，其中，破胶处理是基础。还要参考《四川油气田钻井废弃物无害化处理技术规范》(Q/SY XN076-2007)，进行钻井废弃污泥的无害化处理。
3 工程处理结果
3.1 破胶处理
钻井废弃液破胶处理工艺是先通过加水稀释废弃泥浆，然后搅拌均匀，加入破胶剂(通常包括硫酸铁、聚合硫酸铁、氯化铝、氯化铁、聚合氯化铁、硫酸铝等)，在加入一定的辅助剂(采用阳离子型聚丙烯酰胺)(分子量1 500万)。
破胶剂根据现场实际情况配置，在钻井泥浆回收处理服务中心用砖和水泥砌成一个容积40m3的配药池(L×B×H=8m×5m×1m)，另配一台流量约为耐腐蚀30cm3/h的潜水泵和DN50的软塑料管，专用于配制破胶剂，可以利用现场处理污水的混凝池和Fenton氧化池作为破胶剂药池。用挖掘机将井场内的混合物充分搅拌，并进行初步平整。将准备好的破胶剂溶液沿污水坑表面均匀的加入，使其尽量在整个排污坑表面均匀分布，然后用挖掘机充分搅拌，搅拌时间约2～3h。搅拌均匀后会发现出现固液分离现象，分离出的上层液体清亮透明，带微黄。将不同破胶剂处理后进行固液分离，分析上清液COD，pH和过滤度，以筛选出较为高效的破胶剂。
泥浆的基本理化性质如表2。
表2 泥浆样品的基本理化性质Tab.2 Basic physicochemical properties of drilling waste mud废弃钻井泥浆第1个样品第2个样品第3个样品污泥质量(g)529951175162水的质量(g)120411451161重量含水率019018018重量含水率平均018＿＿体积含水率048046046体积含水率平均047＿＿污泥密度(kg/m3)211978204682206462
在实验室中进行实验筛选，分别利用氯化铁(FeCl3)(200g/L)、聚合氯化铝铁(PFAC)(200g/L)、聚合氯化铝( PAC)(200g/L)、硫酸铝(Al2(SO4)3)(200g/L)进行破胶实验，实验结果见图2、图3、表3和图4。
图2 4种破胶剂不同投加量下对COD降解的影响Fig.2 Effects of four gel breakers with different dosage on COD degradation
从COD变化趋势可以看出，FeCl3、Al2(SO4)3的COD出水起伏大、不稳定，而PAC虽稳定，但COD的降解不显著，PFAC的COD降解表现稳定，且随着药量的增加出水COD先降后升，说明PFAC拥有一个最佳投加点的存在。
图3 4种破胶剂不同投加量下对pH降解的影响Fig.3 Effect of four gel breakers with different dosage on pH changes
从pH方面看，4种破胶剂的变换趋势较为平缓，在加大投放量后，处于稳中有降的状态，并无显著差异，而最佳破胶剂的选择是在pH=7附近时，达到最佳降解效果，这里FeCl3、PFAC均满足其条件。
表3 破胶后水样颜Tab.3 Color of the water sample after gel breaking浓度类别4g/L6g/L8g/L12g/L18g/L20g/LFeCl3深棕无无无无无PFAC深棕无无无无无PAC浅棕无无无无无Al2(SO4)3浅棕浅棕无浅棕无无
由表3可知，滤液颜由深逐渐变浅，脱效果明显。当破胶剂(Al2(SO4)3除外)投加浓度达到6g/L时，滤液呈无，而Al2(SO4)3投加浓度为18g/L时滤液才稳定呈无。
图4 4种破胶剂不同投加量下电导率和总溶解性固体的变化Fig.4 Variationof conductivity (Cond) and total dissolved solid (TDS)under different dosage of four kinds of gel breakers
由上可知，4种破胶剂出水的总溶解性固体物质和电导率的变化趋势相同，且溶解性固体物质均处于正常范围内。
综合以上分析，各破胶剂的投加量与其处理效果密切相关，选取最佳破胶剂的条件为满足COD降解率高，pH=7附近，出水澄清。投加量较少时，破胶作用效果很不明显，4种破胶剂的pH相近，对COD的降解均不明显，且过滤后水体均为棕。随着4种破胶剂投加量的加大，满足所有条件的最佳破胶剂为PFAC，最佳投加量是18g/L，此时达到最佳出水效果，且该材料市面价格较为便宜为3.5元/kg。
3.2 固化处理
苯磺唑酮
完成破胶后，搅拌均匀后出现固液分离现象，分离出上清液。然后用挖掘机将当地的黄土均匀地加到排污坑中并充分搅拌，搅拌时间大约3～5h。固化处理结束后，在候凝2～3d后，对固化池内部进行防渗透处理，渗透系数小于1.0×10-7cm/s，参照GB18599-2001执行；在候凝5～8d，按“米”字型取样法则对固化物进行取样，按相关标准测定其有害物浸出量，包括pH值、度、化学耗氧量、总铬、总福、总砷、总铅含量和含油量等，确认达到国家工业污水排放一级标准以上，避免后续造成二次污染。
3.3 无害化处理
固化处理完成后，将钻井废泥浆密度较高的转运回收利用，对不能再利用的废泥浆，与钻井岩屑一起，根据《四川油气田钻井废弃物无害化处理技术规范(Q/SY XN076-2007)》及中国石化《中石化川东北地区天然气勘探开发环境保护规范》(Q/SH 0099.1-2007)的有关要求进行无害化处理，处理完毕后把废泥浆池四周高出地面的砖打掉运走，向固化后的废泥浆池回填种植土，每500～800mm深度使进行一次夯实，直至与地面相齐，最后进行覆土，覆土厚度不得低于300mm，覆土区进行绿化。
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