CN101190822A - 一种用于高井深钻井污水的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高井深钻井污水的处理工艺，采用了以混凝沉淀－一级氧化－生物处理－二级氧化为主体的处理工艺，并辅助以固液分离、酸碱调节及二级氧化后的深度处理工艺。经本发明提供的适用于高井深钻井污水的处理技术处理后，钻井水可达到国家污水排放标准(GB8378－1996)。本发明提供的处理工艺既可减少了排污对环境的影响，又可节约运行成本。

Description

一种用于高井深钻井污水的处理工艺
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体地说是涉及一种用于高井深钻井污水的处理工艺。
背景技术
油气田钻井过程中有大量污水产生，即俗称钻井污水。通常在钻井现场必须开挖一个钻井污水坑来储存这部分废水，这可能引起土壤、地表和地下水污染，甚至危害人体健康。因此，钻井作业完成之后，必须对它们进行无害化处理。
国内钻井污水常用处理方法有：直接排放法、注入安全地层、回填法、固化法、化学处理法、土地耕作法、回收利用法及化学氧化法，然而由于钻井污水水质与钻井添加剂的种类、井深有关密切关系，特别是2000米以上井深的油水井由于添加剂成分复杂，其水质一般如表1所示。对于这类污水，为了达到国家污水排放标准(GB8378-1996)的要求，使得CODcr＜150mg/l，石油类＜10mg/l，常规的混凝、Fenton(过氧化氢和二价铁的混合液)、臭氧氧化及生化处理方法等都无法进行有效的处理。
表1、高井深钻井污水的水质
Figure A20061014405200041
其中，COD：化学需氧量
BOD：生化需氧量
TDS：溶解性固体
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够达到国家污水排放标准(GB8378-1996)的要求、适用于高井深钻井污水的处理技术。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供的适用于高井深钻井污水的处理技术，采用了以混凝沉淀-一级氧化-生物处理-二级氧化为主体的处理工艺，并辅助以固液分离、酸碱调节及二级氧化后的深度处理工艺，具体包括如下的步骤：
1)向钻井污水中加入3-20g/L氢氧化钙，并反应15-60min，使其与污水中的磺酸生成化学沉淀；
所加入的氢氧化钙可以为固体氧化钙，或是氢氧化钙乳液；
2)将步骤1)的出水进行固液分离；
分离可采用气浮、沉淀、旋流等工艺，气浮水力停留时间为10-30min；沉淀水力停留时间为2-8小时；旋流水力停留时间为5-30min；
为了加速分离速率，在进行固液分离时还可加入絮凝剂，如PAM(聚丙烯酰胺)，加入量为2-8mg/l；
3)向步骤2)固液分离后的出水中加入混凝剂，反应5～60min，进行混凝破乳；
所述的混凝剂为选自硫酸铝、聚合氢化铝、氯化铝中的一种或几种；
4)将步骤3)的出水进行固液分离，分离工艺同步骤2)；
5)将步骤4)的出水，进入Fenton(过氧化氢和二价铁的混合液)反应，污水中难以被生物分解的有机物质被氧化成易生物降解的物质；经氧化后的出水用碱中和，并进行固液分离；
在Fenton反应中，pH为3～4.5，加入的过氧化氢为进水COD浓度(mg/l)的1～4倍(优选1.5～2.5)，加入的二价铁与过氧化氢摩尔比为：H2O2/Fe2+＝5～15；
在Fenton反应中，H2O2的投加方式可采用一次性投加，也可采用两次投加；
在Fenton反应中的氧化时间为2～12小时(优选4～8小时)；
Fenton反应中可以辅助紫外、超声设备；
在此阶段的固液分离中，采用的分离工艺同步骤2)；
6)将步骤5)的出水进入二级生物氧化池，经步骤5)中Fenton氧化后产生的易生物降解的有机物得以去除；出水经二级沉淀池进行固液分离；
在二级生物氧化池中的水力停留时间为12～24小时；
在生物氧化处理中(曝气池)，按照COD污水∶N∶P＝200∶5∶1(重量比)的比例加入氮肥和磷肥，出水经沉淀池进行固液分离；
7)向步骤6)出水加入50～200mg/l氧化剂，进行至少为10min的氧化反应；
所述的氧化剂为臭氧或/和二氧化氯；
步骤7)中进行氧化反应的反应器包括鼓泡塔、筛板塔；
8)经上述工艺处理后，钻井污水中残余臭氧、二氧化氯可通过活性碳过滤脱除，也可通过曝气生物滤池进一步去除COD和对残余氧化剂的破坏。
为了缩短工艺，也可以将步骤3)与1)合并，即将氢氧化钙和混凝剂同时加入，此时，只进行一次固液分离即可(即步骤4)与步骤2)合并)。
经本发明提供的适用于高井深钻井污水的处理技术处理后，钻井水的可达到国家排放标准。本发明提供的处理工艺既可减少了排污对环境的影响，又可节约运行成本。
具体实施方式
实施例1、
取某井矿的2500米井深的钻井污水，此污水水质如表2所示。
表2、某井矿的钻井污水的水质
Figure A20061014405200061
首先，向污水中加入10g/L的氢氧化钙，反应30min使其与污水中的磺酸生成化学沉淀；采用气浮法，水力停留时间为20min，进行固液分离；经固液分离后出水调节pH至6-9，再加入400mg/l的聚合铝反应30min，进行混凝破乳，加入2ppm的聚丙烯酰胺进行30min沉淀分离；经混凝工艺处理后，出水将pH调至3.5进行超声Fenton氧化(H2O2：1500mg/l，Fe2+：5mmol/L)4小时后，将pH调至中性进行固液分离；经Fenton氧化出水进行曝气生物池进行氧化反应，经15小时氧化后，出水经pH调节进入臭氧氧化处理，臭氧的的加入浓度为100mg/L，在鼓泡内的反应时间为0.5小时后经活性碳进行臭氧脱除，经上述工艺处理后的污水COD＜150mg/l，色度＜20，完全满足了国家排放标准。

Claims (8)

1.一种用于高井深钻井污水的处理工艺，采用了以混凝沉淀-一级氧化-生物处理-二级氧化为主体的处理工艺，并辅助以固液分离、酸碱调节及二级氧化后的深度处理工艺，具体包括如下的步骤：
1)向钻井污水中加入3-20g/L氢氧化钙，并反应15-60min，使其与污水中的磺酸生成化学沉淀；
2)将步骤1)的出水进行固液分离；
3)向步骤2)固液分离后的出水中加入混凝剂，反应5～60min，进行混凝破乳；
所述的混凝剂为选自硫酸铝、聚合氢化铝、氯化铝中的一种或几种；
4)将步骤3)的出水进行固液分离，分离工艺同步骤2)；
5)将步骤4)的出水，进入Fenton反应，污水中难以被生物分解的有机物质被氧化成易生物降解的物质；经氧化后的出水用碱中和，并进行固液分离；
在Fenton反应中，pH为3～4.5，加入的过氧化氢为进水COD浓度的1～4倍，加入的二价铁与过氧化氢摩尔比为：H2O2/Fe2+＝5～15；
在Fenton反应中，H2O2的投加方式为一次性投加或两次投加；
在Fenton反应中的氧化时间为2～12小时；
在此阶段的固液分离中，采用的分离工艺同步骤2)；
6)将步骤5)的出水进入二级生物氧化池，经步骤5)中Fenton氧化后产生的易生物降解的有机物得以去除；出水经二级沉淀池进行固液分离；
在二级生物氧化池中的水力停留时间为12～24小时；
在生物氧化处理中，按照COD污水∶N∶P＝200∶5∶1的重量比例加入氮肥和磷肥，出水经沉淀池进行固液分离；
7)向步骤6)出水加入50～200mg/l氧化剂，进行至少为10min的氧化反应；
所述的氧化剂为臭氧或/和二氧化氯；
步骤7)中进行氧化反应的反应器包括鼓泡塔、筛板塔；
8)经上述工艺处理后，钻井污水中残余臭氧、二氧化氯通过活性碳过滤脱除，或是通过曝气生物滤池进一步去除COD和对残余氧化剂的破坏。
2.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤1)中所加入的氢氧化钙为固体氧化钙，或是氢氧化钙乳液。
3.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中的分离工艺为气浮工艺，气浮水力停留时间为10-30min。
4.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中的分离工艺为沉淀工艺，沉淀水力停留时间为2-8小时。
5.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中的分离工艺为旋流工艺，旋流水力停留时间为5-30min。
6.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤2)中进行固液分离时，还加入絮凝剂。
7.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：所述步骤5)中在Fenton反应中，加入的过氧化氢为进水COD浓度的1.5～2.5倍；在Fenton反应中的氧化时间为4～8小时。
8.如权利要求1所述的用于高井深钻井污水的处理工艺，其特征在于：将步骤3)与1)合并，将氢氧化钙和混凝剂同时加入，然后只进行一次固液分离即可。
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