CN108840543B - 一种废弃泥浆的氧化处理***及处理工艺 - Google Patents

一种废弃泥浆的氧化处理***及处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废弃泥浆的氧化处理***及处理工艺，其包括依次设置的泥浆氧化单元、泥浆脱水单元以及水处理单元，其中，所述泥浆氧化单元和水处理单元各设置有至少一个，其处理步骤包括：1)泥浆氧化处理：向待处理的废弃泥浆中加入第一调酸试剂将泥浆的pH值调节至3‑4后加入第一氧化试剂，并搅拌混合30min‑90min；2)泥浆脱水处理：对步骤1)中经氧化处理后的泥浆进行脱水处理；3)水处理：向步骤2)中脱水产生的液相中加入第二调酸试剂将液相的pH值调节至3‑4后加入第二氧化试剂，并搅拌混合30min‑90min。本发明的处理***及工艺，可根据泥浆中有机物浓度的不同，对钻井废弃泥浆进行单次或多次氧化处理，实现了泥浆的无害化处理，确保了钻井事业的可持续发展。

Description

一种废弃泥浆的氧化处理***及处理工艺
技术领域
本发明涉及一种泥浆处理***及工艺，具体涉及一种废弃水基钻井泥浆的氧化处理***以及相应的处理工艺，属于环保领域。
背景技术
废弃水基钻井泥浆作为钻井过程中产生的污染物，具有COD浓度高、呈碱性以及含盐量高等特点。此类泥浆若不经过处理就直接排放至环境中，将会造成土壤盐碱化以及导致地下水的污染。目前，国内对废弃水基钻井泥浆的处理主要有减量化以及无害化处置两种方式，其中，减量化处理是将泥浆进行固液分离以降低固相的量，然后对产生的水以及固相进行无害化处理，该处理方式工艺复杂，所需设备较多，在工程应用中处理成本较高。而无害化处理则需要添加大量的固化药剂，最终导致固相增量明显，而由于无害化处理后的固相的后续利用还未有明确的方向，因此利用该方法会存在大量固相岩屑存储的问题。因此，开发一种能实现废弃水基钻井泥浆的有效处理，且可以避免固相总量的大幅增加的处理***及工艺是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种废弃水基钻井泥浆的氧化处理***及处理工艺，可实现泥浆的无害化处理。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种废弃泥浆的氧化处理***，其包括依次设置的泥浆氧化单元、泥浆脱水单元以及水处理单元，其中，所述泥浆氧化单元设置有至少一个，且每一泥浆氧化单元包括第一pH反应箱以及第一氧化反应箱，所述水处理单元设置有至少一个，且每一水处理单元包括第二pH反应箱以及第二氧化反应箱。
优选的是：所述泥浆氧化单元设置有1-3个。
优选的是：所述水处理单元设置有1-3个。
优选的是：所述泥浆脱水单元设置有脱水设备，所述脱水设备为离心脱水机和/或压滤脱水机。
本发明的另一目的，提供了一种废弃泥浆的氧化处理工艺，其包括以下步骤：
1)泥浆氧化处理：向待处理的废弃泥浆中加入第一调酸试剂将泥浆的pH值调节至3-4后加入第一氧化试剂，并搅拌混合30min-90min；
2)泥浆脱水处理：对步骤1)中经氧化处理后的泥浆进行脱水处理；
3)水处理：向步骤2)中脱水产生的液相中加入第二调酸试剂将液相的pH值调节至3-4后加入第二氧化试剂，并搅拌混合30min-90min。
进一步地：所述第一调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝；所述第一氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水；其中，所述硫酸亚铁和双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理泥浆的COD的质量比为1:1。
进一步地：所述第二调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝；所述第二氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水；其中，所述硫酸亚铁和双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理液相的COD的质量比为1:1。
进一步地：所述步骤1)中还加入有浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，且处理完成后加入生石灰以将反应体系的pH值调节至7-9；所述步骤3)中还加入有浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，且处理完成后加入生石灰以将反应体系的pH值调节至7-9。
进一步地：步骤1)中的泥浆氧化处理可依次进行1-3次。
进一步地：步骤3)中的水处理可依次进行1-3次。
本发明的有益效果在于，本发明的处理***及工艺，可根据待处理泥浆中有机物浓度的不同，对钻井废弃泥浆进行单次或多次氧化处理，降低了分离后的固相和液相的污染程度，减少了处理工艺环节，且降低了固相增量，整个工艺具有良好的灵活性、适应性以及针对性。
附图说明
图1示出了本发明所述的废弃泥浆的氧化处理***的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
如图1所示，本发明所述的废弃泥浆的氧化处理***，其包括通过管道依次连接设置的泥浆氧化单元、泥浆脱水单元以及水处理单元。其中，所述泥浆氧化单元包括第一pH反应箱以及第一氧化反应箱，所述第一pH反应箱中投加有第一调酸试剂，且所述第一调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝或是其它类似的酸性药剂；所述第一氧化反应箱中投加有第一氧化试剂，所述第一氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水。特别地，在本发明中，所述泥浆氧化单元可设置有至少一个，优选顺次设置1-3个，以对待处理的废弃泥浆依次进行多级氧化处理。此外，根据需要，所述第一氧化反应箱中还可加入分子量优选为200万-1200万的非离子型聚丙烯酰胺，以对经氧化处理后泥浆进行絮凝沉淀。另外，所述第一氧化反应箱中还可加入生石灰，以调节氧化反应完成后的泥浆的pH值。
经泥浆氧化单元氧化处理后的泥浆在泵的提升作用下经管道进入泥浆脱水单元中进行脱水处理。所述泥浆脱水单元设置有脱水设备，所述脱水设备可以是离心脱水机、压滤脱水机等本领域常用的脱水设备中的至少一种，以对氧化后的泥浆进行固液分离处理，处理产生的液相进入到水处理单元进行进一步处理，处理产生的固相若满足达标排放要求则可直接进行达标排放。所述水处理单元包括第二pH反应箱以及第二氧化反应箱，所述第二pH反应箱中添加有第二调酸试剂，且所述第二调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝或是其它类似的酸性药剂；所述第二氧化反应箱中添加有第二氧化试剂，且所述第二氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水，特别地，在本发明中，所述水处理单元可设置有至少一个，优选顺次设置1-3个，以对泥浆脱水单元产生的液相依次进行多级氧化处理，直至其产水达到回用或排放标准。此外，根据需要，所述第二氧化反应箱中还可加入分子量优选为200万-1200万的非离子型聚丙烯酰胺，以对经氧化处理后泥浆进行絮凝沉淀。另外，所述第二氧化反应箱中还可加入生石灰，以调节氧化反应完成后的泥浆的pH值。
根据本发明的另一方面，还提供了一种利用如上所述的处理***对钻井泥浆进行氧化处理的工艺，其包括以下步骤：
1)泥浆氧化处理：待处理的废弃钻井泥浆经收集后进入氧化处理单元的第一pH反应箱中，并向所述第一pH反应箱中加入第一调酸试剂，所述第一调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝，且其加入量以将第一pH反应箱中的泥浆的pH值调整至3-4为准；随后，pH调节至3-4后的钻井泥浆进入到第一氧化反应箱中与第一氧化试剂充分搅拌混合反应30min-90min；其中，所述第一氧化试剂为硫酸亚铁和质量浓度为30％的双氧水，硫酸亚铁与双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理泥浆的COD的质量比为1:1；随后，以待处理的废水的体积百分比计，可向经氧化反应后的泥浆中加入浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺的分子量优选为200万-1200万，且其加入量为0％-1％，最后加入生石灰将第一氧化反应箱中反应体系的pH值调节至7-9。
2)泥浆脱水处理：采用脱水设备对步骤1)中经氧化处理的泥浆进行脱水处理，处理产生的固相若满足达标排放的要求，则可直接进行达标排放或回用于制砖、铺路等。
3)水处理：步骤2)中产生的液相进入到水处理单元的第二pH反应箱中，并向所述第二pH反应箱中加入第二调酸试剂，所述第二调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝，且其加入量以将第二pH反应箱中的泥浆的pH值调整至3-4为准；随后，pH调节至3-4后的钻井泥浆进入到第二氧化反应箱中与第二氧化试剂充分搅拌混合反应30min-90min；其中，所述第二氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水，硫酸亚铁与双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理液相的COD的质量比为1:1；随后，以待处理的废水的体积百分比计，可向经氧化反应后的泥浆中加入浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺的分子量优选为200万-1200万，且其加入量为0％-1％，最后加入生石灰将第二氧化反应箱中的反应体系的pH值调节至7-9。经水处理单元氧化处理后的达标产水可直接排放或回用于井队及场站，也可回用于处理过程中的中间用水。
特别地，在本发明中，根据不同工区泥浆的有机物浓度的不同，上述泥浆氧化处理步骤可依次进行N1次，即，对待处理的废弃钻井泥浆进行一级氧化处理之后，再对经一级氧化处理之后的钻井泥浆进行二级氧化处理，以此类推，直至最终经泥浆脱水处理后的固相满足达标排放要求。进一步地，出于处理成本、处理效率等方面的考虑，在本发明中，1≤N1≤3。
与泥浆氧化处理步相类似，在本发明中，所述水处理步骤可依次进行N2次，即，对步骤2)中脱水产水的液相进行一级氧化处理之后，再对经一级氧化处理之后的液相进行二级氧化处理，以此类推，直至产水满足达标排放或回用要求。进一步地，出于处理成本、处理效率等方面的考虑，在本发明中，1≤N2≤3。
实施例1
采用本发明如上所述的氧化处理***以及处理工艺，对新疆某井场聚磺体系泥浆进行处理，总处理聚磺体系泥浆1000m3，泥浆比重1.3g/cm3。其中，泥浆氧化单元以及水处理单元分别设置有两个，即，泥浆氧化单元和水处理单元均采用二级氧化处理步骤，其处理过程如下：
1)泥浆氧化处理：其中：泥浆一级氧化处理过程为：向待处理的废弃钻井泥浆中加入3.5t聚合硫酸铝以将泥浆的pH值调整至3-4；随后，向泥浆中加入30t硫酸亚铁以及33m3质量浓度为30％的双氧水，充分混合氧化反应40min后加入0.01t浓度为0.1wt％的分子量为1000万的聚丙烯酰胺溶液，以及3.0t生石灰将反应体系的pH值调节至7-9后进行泥浆二级氧化处理；所述泥浆二级氧化处理过程中各试剂的加入量为：聚合硫酸铝3.5t，硫酸亚铁30t，双氧水(30wt％)16m3，生石灰3.0t，聚丙烯酰胺(分子量1000万)0.01t，氧化时间40min，其处理过程同泥浆一级氧化处理过程。
2)泥浆脱水处理：采用脱水设备对步骤1)中经氧化处理的泥浆进行脱水处理，处理产生的固相若满足达标排放的要求，则可直接进行达标排放或回用于制砖、铺路等。
3)水处理：其中，一级水处理过程为：向步骤2)脱水产生的液相中加入2.1t聚合硫酸铝以将液相的pH值调整至3-4；随后，向液相中加入18t硫酸亚铁以及20m3质量浓度为30％的双氧水，充分混合氧化反应30min后加入0.01t浓度为0.1wt％的分子量为800万的聚丙烯酰胺溶液，以及1.8t生石灰将反应体系的pH值调节至7-9后进行二级水处理；所述二级水处理过程中各试剂的加入量为：聚合硫酸铝1.75t，硫酸亚铁15t，双氧水(30wt％)16.5m3，生石灰1.5t，聚丙烯酰胺(分子量800万)0.005t，反应时间30min，其处理过程同一级水处理过程。处理结果如表1所示：
表1废弃钻井泥浆氧化处理结果
Figure BDA0001718087580000061
根据表1的处理结果可知，通过本发明的泥浆氧化处理工艺处理后，其固相和产水均满足新疆地方排放标准。固相和产水可进行后续循环利用，既能实现环保达标的要求，又具有钻屑固相将量化处理的明显优势，有效实现了资源的综合利用，确保了钻井事业的可持续发展。
实施例2
采用本发明如上所说的氧化处理***及处理工艺，对华北地区某井场聚合物体系泥浆进行处理，总处理聚磺体系泥浆800m3，泥浆比重1.3g/cm3，其中，泥浆氧化单元设置有两个，水处理单元设置有一个，即，泥浆氧化单元和水处理单元分别采用二级氧化处理步骤以及一级氧化处理步骤，其处理过程如下：
1)泥浆氧化处理：其中：泥浆一级氧化处理过程为：向待处理的废弃钻井泥浆中加入2.8t聚合硫酸铁以将泥浆的pH值调整至3-4；随后，向泥浆中加入24t硫酸亚铁以及26m3质量浓度为30％的双氧水，充分混合氧化反应40min后加入0.01t浓度为0.1wt％的分子量为500万的聚丙烯酰胺溶液，以及2.5t生石灰将反应体系的pH值调节至7-9后进行泥浆二级氧化处理；所述泥浆二级氧化处理过程中各试剂的加入量为：聚合硫酸铁2.8t，硫酸亚铁24t，双氧水(30wt％)15m3，生石灰1.5t，聚丙烯酰胺(分子量500万)0.006t，氧化时间30min，其处理过程同泥浆一级氧化处理过程。
2)泥浆脱水处理：采用脱水设备对步骤1)中经氧化处理的泥浆进行脱水处理，处理产生的固相若满足达标排放的要求，则可直接进行达标排放或回用于制砖、铺路等。
3)水处理：向步骤2)脱水产生的液相中加入1.7t聚合硫酸铁以将液相的pH值调整至3-4；随后，向液相中加入18t硫酸亚铁以及15m3质量浓度为30％的双氧水，充分混合氧化反应30min后加入0.006t浓度为0.1wt％的分子量为800万的聚丙烯酰胺溶液，以及1.5t生石灰将反应体系的pH值调节至7-9后可达标排放或回用于井队及场站。其处理结果如表2所示：
表2废弃钻井泥浆氧化处理结果
Figure BDA0001718087580000071
根据表2的处理结果可知，通过本发明的泥浆氧化处理工艺处理后，其固相和产水满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的要求。固相和产水可进行后续循环利用，实现了资源的综合利用，保证了钻井事业的可持续发展。
本发明已通过优选的实施方式进行了详尽的说明。然而，通过对前文的研读，对各实施方式的变化和增加也是本领域的一般技术人员所显而易见的。申请人的意图是所有这些变化和增加落在了本发明权利要求的保护范围中。
本文中使用的术语仅为对具体的实施例加以说明，其并非意在对本发明进行限制。除非另有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)均与本发明所属领域的一般技术人员的理解相同。还须明确的是，除在本文中有明确的定义外，诸如字典中通常定义的术语应该解释为在本说明书以及相关技术的语境中可具有一致的意思，而不应解释的理想化或过分形式化。公知的功能或结构处于简要和清楚地考虑或不再赘述。

Claims (4)

1.一种废弃泥浆的氧化处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)泥浆氧化处理：向待处理的废弃泥浆中加入第一调酸试剂将泥浆的pH值调节至3-4后加入第一氧化试剂，并搅拌混合30min-90min；其中，所述第一调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝；所述第一氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水；其中，所述硫酸亚铁和双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理泥浆的COD的质量比为1:1；
2)泥浆脱水处理：对步骤1)中经氧化处理后的泥浆进行脱水处理；
3)水处理：向步骤2)中脱水产生的液相中加入第二调酸试剂将液相的pH值调节至3-4后加入第二氧化试剂，并搅拌混合30min-90min；所述第二调酸试剂为聚合硫酸铁和/或聚合硫酸铝；所述第二氧化试剂为硫酸亚铁和双氧水；其中，所述硫酸亚铁和双氧水之间的摩尔比为1:0.5-1:3，且所述硫酸亚铁与双氧水的总加入量与待处理液相的COD的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的氧化处理工艺，其特征在于：所述步骤1)中还加入有浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，且处理完成后加入生石灰以将反应体系的pH值调节至7-9；所述步骤3)中还加入有浓度为0.1wt％的聚丙烯酰胺溶液，且处理完成后加入生石灰以将反应体系的pH值调节至7-9。
3.根据权利要求1或2所述的氧化处理工艺，其特征在于：步骤1)中的泥浆氧化处理可依次进行1-3次。
4.根据权利要求1或2所述的氧化处理工艺，其特征在于：步骤3)中的水处理可依次进行1-3次。
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