废弃钻井泥浆土地化研究

雷波　杜国勇　王福云

摘 要：废弃钻井泥浆对环境会造成巨大的污染，探索一条无害化土地处理技术成为热点课题。该文针对新疆大白301井废弃钻井泥浆固相进行土地化处理，通过在泥浆与土壤混合体系种植空心菜和玉米，研究发现不同作物对重金属净化效果不同；当混合体系中泥浆与土壤体积比达到1∶4后，对植物生长影响不明显，对土壤肥力、蓄水能力有很大改观，且对污染物有很好的净化作用。实验研究表明，土地化处理过的泥浆对重金属降解效果明显。

关键词：废弃钻井泥浆 土地化 种植

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-02

油气钻井泥浆中含有钻井液及其添加剂、石油类和钻屑等混合物使得钻井泥浆的悬浮物含量、COD严重超标，并且其中含有的盐及一些重金属会对生物和环境有一定的毒害作用。目前，国内外对废弃钻井泥浆处理技术主要包括以下几方面：化学固液分离技术、化学固化处理、坑内填埋、坑内密封、回注安全地层或环形空间、MTC转化技术、热处理（焚烧、热解）、生物修复技术、土地利用等处理方法[1]。然而这些技术中化学固液分离技术的缺点是絮凝剂和混凝剂用量较大，且絮凝效果有待提高。该文采用废弃泥浆土地化处理能够部分或完全被降解为低毒的污染物，消除其对井场周围环境的隐患，使钻井废物对环境的影响降低到最小。针对新疆大白301井废弃钻井液进行固液分离后将固相和土壤混合种植，观察记录植物的生长情况，收割植株后分析种植后土壤泥浆混合体系中污染物指标，评定土地化处理废弃钻井泥浆可行性。

1 实验材料与仪器

钻井废弃泥浆来自新疆油田大白301井、塑料盆、721分光光度计，AA-7020型全自动火焰/石墨炉原子吸收分光光度计，电子天平等。

2 实验部分

2.1 种植前土壤质量指标分析

盆栽试验前，处理过后的土壤和泥浆固相采用NY/T 1613-2008《土壤质量重金属测定王水回流消解原子吸收法》，测得其中重金属含量；采用HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法 水平振荡法》提取浸出液，测得石油类含量。分析结果见下表1：

由上表可知，試验用土壤样品环境质量本底值和分离泥浆固相环境质量指标符合GB 15618-1995《土壤环境质量标准》二级标准。泥浆固相与土壤混合体系既可以作为植物生长的基质，又不影响土壤环境质量。

2.2 空心菜盆栽实验

生长情况记录

在每只经过防渗处理的塑料盆中加入体积为5L的泥浆与土壤混合物，泥浆与土壤比例分别为0∶1、1∶1、1∶2、1∶4、1∶6，每个配比平行做两份。种植选用颗粒较大、饱满的空心菜种子。在盛满水的烧杯中浸泡5 h，每个盆中种植100粒空心菜种子。种植时，100粒空心菜种子均匀的撒于土层上，置于实验室阳台，2 d浇一次水，每天观察记录种子发芽情况，定期测量植株生长高度，观察空心菜第一芽发芽时间、7 d后的出芽情况、发芽周期、相对发芽率，记录结果见表2。

从表2可以看出：废弃泥浆处理后的固相物对空心菜种子发芽有着明显的不利影响。未添加泥浆中空心菜第一芽出芽时间为5 d，要明显比添加泥浆的所需时间短。未添加泥浆种植盆中空心菜7 d发芽率为28%；随着泥浆添加以及比例的增加，发芽率逐渐降低；当泥浆：土壤=1：1时发芽率最低为3%。由于泥浆添加种子发芽周期被延长，说明泥浆中的重金属及有机污染物对空心菜种子发育有抑制作用。

2.3 玉米盆栽试验

生长观察记录

同空心菜种植情况一样，将泥浆与土壤比例分别为0∶1、1∶1、1∶2、1∶4、1∶6，每个配比平行做两份，每盆种植50粒饱满玉米种子，2 d浇一次水，每天观察并记录种子发芽情况，定期测量植株生长高度。观察玉米种子第一芽发芽时间和7 d后的出芽情况，实验结果见下表3。

由表3可以得到：废弃泥浆处理后的固相对玉米种子发芽有着较显著影响。未添加泥浆中种子第一芽出芽时间为4 d，而添加泥浆的种植盆种子第一芽出芽所需时间为5 d。未添加泥浆种植盆中空心菜7 d发芽率为50%，随着泥浆添加以及比例的增加，发芽率逐渐降低；泥浆：土壤为1∶6和1∶4时，对种子发芽率影响不大；但是当泥浆：土壤为1∶2和1∶1时，发芽率较低分别为18%和8%。由此可知，土壤中泥浆添加量大时，其中的重金属及有机污染物对玉米种子发育有较强抑制作用。

2.4 土壤中污染物指标分析

将空心菜和玉米种植后的土壤除杂风干，研磨，进行污染物分析，见表4。

由上表可知，经过种植后土壤样本中的重金属含量都有不同程度的下降。由于，空心菜对不同重金属耐受程度不同，因此对重金属的净化率也有差距，其中对Cd的净化率较低。而玉米对不同重金属耐受程度不同，因此对重金属的净化率也有差距，其中对Cu的净化效果较好。

2.5 植物中重金属分析

经过60 d的种植后，对空心菜、玉米植株进行收割，晾晒干并粉碎。对植株进行消解，消解过后的试样重金属测定结果见下表5：

由上表可知，泥浆与土壤混合体系中，重金属减少量的90%以上是由于植物对其的吸收作用。虽然体系中有部分重金属随雨水、灌溉水或是其他原因流失，但损失量较少。

3 结语

（1）通过分析泥浆和土壤不同混合体系中，种子发芽率、植株生长高度，考察污染物对其生长影响的相关性；当泥浆：土壤达到1：4后，泥浆中污染物对植物生长影响不大；（2）对植物收割后，种植过的泥浆、土壤混合体系较种植前土壤肥力、蓄水能力有了很大改观。对种植以后体系中土壤质量指标测定分析，结果表明空心菜和玉米对重金属都有不同的净化作用，具有较好净化效果。同时实验表明，土地化处理对钻井泥浆中的有机污染物达到了较好的净化效果。

参考文献

[1] 许克家.废弃钻井泥浆土地化研究[D].西南石油大学硕士学位论文，2011.

[2] 倪怀英.国外废钻井液处理技术介绍[J].钻井液与完井液，1992，9（1）：17-18.

[3] 朱墨.废钻井液无害化处理的室内研究[J].钻井液与完井液，1995，12（3）：33-34.

[4] 朱墨，夏斌，张进.废钻井液对环境污染及固化处理室内研究[J].油气田环境保护，1994，4（2）：3-11.

[5] 任磊.石油勘探开发中的石油类污染及其监测分析技术[J].中国环境监测，2004，20（3）：44-47.