塔里木油田钻井废水预处理研究.pdf

266 石油与天然气化工 C H E MlCA LENGIN EER ING OFO IL GAS 塔里木油田钻井废水预 处理研究 杜国勇 ’ 牟靖芳 ’ 何娜 。 1．西南石油 大学；2．中国石油 西南油气田公司天然气研究院 摘要针 对塔里木油 田钻井废 水 的 实际情况，在分析其水质特征的基础上，结合目前钻井废 水常用的处理方 法，通 过大量实验 确定出适合 塔里木油田钻井废水 的预处 理方法为混凝沉降。通 过该处理方 法处理塔里木油田的钻井废 水，能使C OD去除率达93．48％。本工艺对处理塔里木油 田钻井废水具有 一 定的实际应用参考价值。 关键词钻井废水废水处理 混凝沉降 DI10．3969／i ．issr l．1007 3426．2009．03．023 随着石油工业的不断发展 ，其产生的废水，特别 是 油气井钻探过程中产生 的大量钻井废水已成 为当 前最重 要的水体污染之 一 。钻井废水产生于油气田 钻井的各个作业过 程中，其水量较大 ，颜 色深，C OD 高，成分 复杂 ，主要污染物是石油类、硫化物、酚、悬 浮物等。这些废水若 直接排入 环境中，会影响土壤 结构 ，危 害植物生长；废水中的有机处理剂使水体的 COD 增高，影 响水生物的生长；废水中的有害金 属 离子 易 进入食物链 ，危 害人类健康Il 。] 。根据目前 对钻井废水的处理方 法，结合塔里木油田钻 井废 水 的主要特征，以及混凝作用的主 要 机理 ，制定了塔里 木钻井废水的预处理方法为混凝沉降，这 一 处理方 法能使该钻井废水 的COD值得 到降低 。 l废了 K 水匝及 分祈方法 1．1钻井废水水质 针 对钻井 废水的特点和井 场可实施 的条件，本 研究选用C O D值、色度、悬浮物这几个主要控 制指 标为处理对象。本 实验的钻井 废水来自塔里木 油 田，水样的水质见表1。 外观色度倍pH值 C OD值。mg／L S S值．mg／L 深黑色 4 5009．9869748100 1．2钻井废水水质特征的测定‘ 。’ 废水水质测定方法见表2。 仪器 LD4 2低速离心机 增力电动搅拌器 电热数字显示恒温水浴锅 数显电热恒温鼓风干燥箱 JH 12型COD 恒温加热器 生产厂家 北京医用离心机厂 上海标本模型厂制造 上海浦东荣丰科技仪器有限公司 上海浦东荣丰科技仪器有限公司 青岛崂山电子仪器总厂有限公司 2．1．2实验药品 浓硫酸，硫酸铁 ，硫酸铝，硫酸亚铁，三氯化铁， 重铬酸钾，石油醚，硫酸亚铁胺，试亚铁灵，聚合氯化 铝，聚丙烯酰胺。 2．2实验研究 实验主要将混凝处理 。 。 “即 作为最基本的预处理 方法，从而使该钻井 废水 的主 要测 定 指标COD值 降低到 一 定 的程度，达到较好的预处理效果 。 2．2．1混凝剂的筛选 1取5mL水样稀释到1000mL，将pH值调 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第38卷第3期塔里木油田钻井废水预处理研究 到7，分 别在 5 个烧 杯 中加入 1000mI。混匀的水 样，在搅拌器上放好； 2按混合搅拌速度开启 搅拌器，并 同 时在4 个烧杯中分 别加入 10％的精制硫酸铝1mL 、10％ 的聚合氯化铝1 mL 、10％三氯化铝1mI。10％硫 酸 亚铁1mL，并都加入0．5％ 的聚丙烯酰胺0．5 mL 。 搅拌静置沉降 15min； 3分别在各 搅拌杯中取上清 液，测 得其经混 凝处理后的浊度如表4。 混 凝 剂类型 A12SO ，。P A C FeCI。Fe2S O 。原水纯水 浊度 4．263．124．1 】5．019．980．28 由表4可以看出，浊度最小的是聚合 氯化 铝 P AC，故选择PAC为该钻井废 水处理的混凝剂。 2．2．2混 凝剂最 佳l }的确定 1确定形成矾花最大 的最小混凝 剂加量。慢 速搅拌烧杯 中200 mL 水样 ，并每次加1mI。混凝剂 PAC ，直至最先 出现 矾花 时，混凝 剂 的投 加量为2 mL ，作 为形成矾花的最 小投加量； 2确定混凝 剂 的最佳投 加量。据 步骤1得 到混凝 剂 的最小投加量为 2mI．，取其作为1号烧杯 的混凝 剂 投加量，把混凝 剂 4mL 、6mL、8mL、10 mL 、1 2mI．分别 加入 2 ～ 6号烧 杯 中，并 同时加入 PAM2mL； 3搅拌后静止 沉降10min，分别从搅拌 杯取 上清液测定浊度，得 出结 果如表 5 。 由表5可以看出，最佳混凝 剂投加量为 6mL ， 故将混凝 剂的最佳 投 加量确定为 6mL／200mL 废 水，即3kg／ m 。 废 水。 2．2．3混凝条件蛟化 pH仳的确定 在6个烧杯中取 10mI。水样稀释到1000mL， 用 H Cl和NaOH 调节pH值 分 别 为 1 、3、5、7、9、 1 1；用已确定的最佳混凝剂及其最佳加量6mL 分 别加入 6个 烧 杯 中，搅 拌后静止10min，分别取上 清液测 浊度，结 果见表6。 由表 6可以看出，pH 值 为 7时，浊度最小，故 选择 最佳pH值为7。 2．2．4 高分r有机絮凝剂 的最 佧投lJJI I髓 的确定 调 节pH值 为7，将 1200mL水 样 加入 6个 烧 杯中，同时分别加入 P AC 最佳投加量 6mI。，在l ～ 6号烧 杯 中分 别加入0．5％的P AM0．5mL 、1．0 mL 、1．5 mL 、2．0 mI。2．5mL 、3．0 mL ，搅拌20 min，静置5min，测COD 值 ，结果见表7。 编号 123456 V PAM ，mLo．51．o1．52．o2．53．o COD 值，mg／L 84067828 “／ 869 “／ 910 7910 “／ 869 从表 7可以看出，高分子絮凝剂的最佳投 加 量 为 1．0mL／200mL 废水 ，即25 g／ m 。 废水。 因 此，由实验可以得 出}昆凝的 最佳 条 件为pH 值 为7，混凝剂 加 量 为 6mL／200mL，PAM 加量为 1．0roll200mL 。在 最佳混凝处理条 件下 处理废 水，得 出混凝后的指标如表 8。 对比表 1和表8，混凝前出水C OD 值为 69 748 m g／L ，混凝处理后 COD 值为 454 7m g／ L ，COD去 除率为 93．4 89 ／ 6；色 度 由混凝 前的4500降低到 100，对于较 高COD 值的原水来 说 ，混凝处理对该 废水预处理效果较好 。 一结论 厦建议 1通过对塔里木油田钻井废水水质特征及问 题 的分析，提出了混凝的预 处理方案。混凝预处理 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 268 石油与天然气化工 C H E MlC A LE NGINE E R INGOFOILG A S 2009 可以使原水的C O D值及 色度等在很大程度上降 低，达到较好的处理效果 。 2钻井废水混凝过程 的影响因素有混凝剂 的类型、加量 、pH值以及高分子絮凝剂的加量。 3本试 验中，混凝 预处理能使C OD值由原水 的 69748m g／ L 降为 454 7m g／L ，去除率达 93．4 89 ／ 6；色度由混凝前的4 500倍降低到100倍，处 理效果较 明显。 4本试 验中，混凝预处理絮凝剂聚铝约为7．5 元／ m 。 ，高分子絮凝剂约为0．25元／m 。 ，再加上pH 值调节所 用试剂，总成本约为8元／ m 。 ，对钻井废水 处理来说 ，预处理成本较低。 5因经混凝预处理后 的cOD值还是比较高， 不符合废水排放标准，应进 一 步进行氧化处理，甚至 一I接 笫6j负 了人工操作，所以花费时间比 SDG HAZ OP 多2 天，但相对于 “ 人工 H AZ OP ” 则大 大缩 短了工期。 此外 “ 半自动化 H AZOP ” 也具有安全防护和风险信 息分析能力。此案例证明了本文所提出的方法结合 了传统人工 HAZOP与SDG H AZOP的优点，具 有实际应用 的能力。 5 结论 本文提出的计 算机辅助半 自动化 H AZ OP方 法将SDG H AZOP与人工 HAZOP相结 合，兼具 两者的优点。经案例论证说明此方法 具有速 度快、 效率高、完备性高、可进行风险等级及安全防护分析 等优点。在提高化工安全水平 、减 少重大事故发生、 防止环境污染、保障人 员 生命健康等方面具有重要 意义。 用吸附等深度处理 ，使出水达标排放。 6混凝过程会产 生大 量的污泥，建议采用机 械脱水之后 ，和废泥浆 一 起进行固化处理 ‘⋯ 。 参考文献 1闷毓霞．钻 井 废 水达标处理技术研究．石油 与天然 气化工，2007 54 29 4 31 2邹享 高等．钻井废 水中主要污染物的研究[J]．油气田保护，1993，3 2 10 14 3奚旦立等．环境监测．高等教育 出版社， 19 95 4王 兵，冯英．水污染控制工程实验 ．西南石油大学．化学化工学 院，2004 ，2 5周 芳，等 ．钻井废水酸化 一 中和 一 混凝处理的试 验研究．石 池与 天然气化工 ，2004167 70 6李桂菊，王 峰，徐娜 ，章川波．污泥固化技术的进展．三废治理． 2005 1 038 4 0 收稿日期2008 - - 11 10；收修改稿2008 一 11 25 ；编辑冯学军 参考文献 1VenkatVenkata su bram an ian， Ji nsongZhao，S hanka r Vi sw anathan．Intel ligentSystemsforHAZ O P An alysisofCorn pl exP ro cessPlants[J]．ComputersandC hemi ca lEngineering， 2000，24229 1 ～ 23 02 2TrevorAKletz．Hazop - - pa stand f uture[J]．ReliabilityEngineer ingand SystemSafety，1997，55263 266 3张贝克，夏 涛，吴重光．集 成化SDG建模 、推理与信 息处理软件 平台I - J] ．系统仿真学报，2 00 310 4吴重光，夏 涛，张贝克．基于符 号定向 图S D G 深层 知 识模型的 定性仿真[j] ．系统仿真学 报，2003，1 51016 1 8 5Vaid hyanathanVenkatVenkatasubramanianAsemi qu an tita tivereasoningologyfo rfilt er ingandrank ingHAZ OPre suhsinHAZO PExpert[J]．ReliabilityEngineeringandSystem Safety，1 996，5 3185 203 6VenkatVenkata su bramanian， Ji n songZhao，S h an kar V i sw anathanInte i [ igentsystemsforHAZO Pan alysis。{corn pl exprocessplants[J]．ComputersandC hemi ca JEngineering． 2000，24229 12 30 2 7李映年，袁树海 ．浅 析HAZO P分析在气田地面工程建设中的 应 用[J] ．石油 与天然气化工，2008，s114 6 153 8郑贤斌． 井控作业 HAZOP技术及其模拟分析[J] ．石油与天然气 化工 ，2007，04347 352 9吴 重光，夏涛，张贝克．基于符号定 向 图 S DG深层 知 识模型的定 性 仿真[J] ． 系统仿真学报， 2003，1510 1 6 18 10李 安峰，夏涛，张 贝克，等．化工过程S D G 建模方 法[j] ．系统仿 真学报， 2003，1510 1364 1368．LiAn feng．XiaTao， Z ha ngBei ke，etc．S DGModelingA pproach f orC hemicalEngi neeringPro cess[j]．J o u rn alofSystermSimulation，2003，15 101364 ～ 1 368 1l张贝克，夏 涛，吴重光．S DG 标 准测 试图及推理 引擎论证EJ3． 系统仿真学报，200310 12汪寿建．壳牌煤气化关键设备浅析[J]． 化工设计通 讯 ．2003，29 31 3 作者 简介 张贝克男，1976生，浙江人。博士，副教授，主 要从事研究 系 统仿真、安全评价工作。 收稿日期2f 】 08 07 22；编辑冯学军 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m