油田钻井废水深度处理技术研究进展

(1.辽宁省建筑标准设计研究院有限责任公司 辽宁 沈阳 110168； 2.北京城建设计发展集团股份有限公司 辽宁 沈阳 110168)

钻井废水组分十分复杂，废液中主要含有有有机物、悬浮物、重金属、油类物质等，其中有机物的含量远远高于标准值。同时，由于钻井作业地点现场条件复杂，钻井所产生的大部分废水，就地临时存放于简易贮水池中，并且分布广泛，大大增加了处理难度。目前，国内外钻井废水的大多数处理方法主要以物理、化学、生物方法为主。传统技术的处理方法难以满足日益提高的排放标准。本文针对该问题，对钻井废液深度处理工艺的应用进行阐述。

一、油田钻井废水的特点

油田钻井废水主要来源于钻井过程中产生的压裂废水、钻井废水和酸化废水。

其中以钻井废水排放量最大，钻井废水主要是在钻井过程中由于泥浆的流失、泥浆循环系统的渗漏、冲洗地面设备及钻井工具上的泥浆和油污而形成的废水，随着泥浆类型与添加化学药剂种类及数量的逐渐增多，所产生的钻井废水也日趋复杂，成为一种高度稳定的多级分散复合体系。

二、几种典型的深度处理工艺

由于钻井废水成分复杂难以处理，单一的处理工艺很难将钻井废水处理到规定的排放标准，通常需要将多种工艺联合起来应用来达到深度处理的效果。深度处理工艺中经常用到的工艺主要有混凝沉淀、气浮、氧化、生化等工艺。

(一)生物法深度处理工艺

生物法主要是以微生物代谢作用消耗和利用污水中大部分有机物和部分无机的过程，达到处理废水中的有机物的效果。生物法深度处理工艺主要是以生物法为核心，并结合其他处理工艺，以达到对钻井废水深度处理的效果。

冯栩[1]等通过从受钻井废水污染的土壤样品中筛选菌株进行生物处理实验，实验发现通过筛选后的菌株对钻井废水具有较高的降解能力。添加外添加剂硫酸铵时能够提高菌株对钻井废水的降解效果，在硫酸铵添加量为20 mg /L的条件下，菌株对钻井废水的降解率可达到60%，平均降解率提高了16%。

刘音[2]等以BFP生物铁反应器为核心，将TiO2光催化氧化工艺和强化复合水解酸化工艺作为预处理工艺，预处理后的出水再经过活性炭吸附过滤，通过该深度处理工艺处理后，出水水质能够达到国家排放标准。

(二)高级氧化法深度处理工艺

氧化法是指在废水中添加氧化剂,依靠氧化作用,分解掉废水中的无机物和有机物,从而达到降低废水中的BOD 和COD 值的目的。目前，高级氧化法主要使用的氧化剂有次氯酸钠、高锰酸钾、臭氧等，其中以臭氧的处理效果最好。

张悦[3]等采用Mn2O3多相催化臭氧化方法对钻井废水进行试验。发现催化剂Mn2O3的加入能够显著提高钻井废水COD 的去除率．试验结果表明O3/Mn2O3对钻井废水多相催化臭氧化对钻井废水具有良好的处理效果，在催化剂加量50mg/L、pH 值11，反应温度25 ℃、反应时间35 min的条件下，对钻井废水COD 去除率达到81.6%，同时在非均相催化臭氧化处理过程中引入Ca2+能够使COD 去除率提高了7.1%，且催化剂Mn2O3的性质保持稳定。

屈建江[4]等以新疆某油田钻井废水为研究对象：采用“混凝—Fenton 氧化—活性炭吸附”联合处理方进行实验，试验结果表明，通过混凝法处理过程，COD的去除率可达到55%，同时浊度也有很大程度的降低。通过Fenton 氧化处理后，钻井废水浊度达到最低，CODcr总去除率可达到87.7%。以活性炭吸附作为深度处理后续处理工艺，粉末活性炭在吸附时间为120min，投加量为15 g/L时，经处理后出水COD能够达到排放标准。

刘宇程[5]等以华北油田某深井的高浓度钻井废水为研究对象，通过采用酸化-混凝-催化氧化-吸附的组合处理工艺对高浓度钻井废水进行处理，控制反应条件为pH 值为4，次氯酸钙投加量为4.4 g /L，催化剂投加量为1.6 g /L ，进水COD由14460.0 mg /L 降至403.5 mg /L，经过进一步吸附处理后COD 降至139.9 mg /L、色度为30 倍、石油类含量为3.8 mg /L、pH 为8.0 和SS 浓度为52mg /L，最终出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)二级标准。

(三)微电解法深度处理工艺

微电解法主要是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池，在酸性电解质中铁以二价的铁离子进入溶液，通过铁离子的混凝作用，对水中的污染物进行去除。

杨德敏[6]等人采用Fe /Cu /C 微电解深度处理技术，对经混凝+吸附过滤处理后的钻井废水进行深度处理。通过试验研究表明：Fe /Cu /C 质量比为7:3:10，Fe /Cu /C 投加量为1 000 g /L，pH 为3.0，气水比为54:1，反应时间为180 min的反应条件下，该深度处理工艺对钻井废水具有良好的处理效果。经处理后的钻井废水的出水中COD 含量能够达到一级排放标准。

梁宏[7]等以某钻井废水为研究对象，采用三维电极法对钻井废水进行试验研究，试验结果表明三维电极法处理钻井废水效果显著，增大电流密度、提高电解质浓度和延长处理时间能使COD 去除率提高，在最佳运行条件下，三维电极法对COD去除率为86.56%。

三、结论

深度处理技术将传统工艺和新型工艺相结合，针对对钻井废水成分的复杂性，可生化性差、无机物含量高等特点，具有很好的处理效果，能够达到环保排放标准。随着低碳经济和环保要求的不断提高，今后的处理技术的研究方向应在满足处理效果的要求的同时，朝着降低成本、提高效率、降低能耗、对排放后的水源进行循环利用等方向发展。

[1]冯栩，谷晋川，鲍晋等.钻井废水的生物强化处理[J]．环境工程学报，2014，8(1):184-190．

[2]刘音，崔远众，常青等.油田钻井废液处理研究进展[J]．石油化工应用，2014，33(10):1-5．

[3]张悦，王兵，任宏洋.O3 /Mn2O3对钻井废水多相催化臭氧化试验研究[J]．环境科学学报，2015，35(10):3185-3193

[4]屈建江，杨雯雯，王新娜等.钻井废水混凝-氧化-活性炭吸附处理方法研究[J]．辽宁化工,2014,43(2):124-128.

[5]刘宇程，袁建梅.高浓度钻井废水的混凝-催化氧化处理[J]．环境工程学报，2013，7(1):108-113．

[6]杨德敏，袁建梅等.Fe /Cu /C 微电解深度处理钻井废水[J]．环境工程学报，2014，8(10):4291-4296．

[7]梁宏，王林元，吴思斯等.三维电极法处理钻井废水影响因素分析[J]．环境工程学报，2013，7(5):1854-1859．