一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺及装置。工艺包括以下几个步骤：(1)破胶脱稳、固液分离处理；(2)微纳米气泡气浮除油处理；(3)Fe/C电解催化氧化；(4)多羟基高级氧化深度处理。本发明专利技术使钻井废弃物整体达标处理或部分回用于配制泥浆，包括固相（污泥、钻屑）、液相（钻井废水）、氯离子（盐类）等全面达标处理；其中固相（污泥、钻屑）处理后浸出液及液相（钻井废水）处理后均达到《污水综合排放标准》一级标准排放；钻井废水中的氯离子处理后均达到《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）。同时，使处理工艺流简化、废水循环利用、节约能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钻井废弃物的处理工艺及装置，尤其涉及一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺及装置。
技术介绍
油气田钻井作业是一种高污染行业，主要的污染物来自于废弃钻井液和钻井岩屑。这些污染物的主要特点是悬浮物SS高，水溶性COD 值高，氯离子（盐类）含量高，色度大，处理难度大，现目前国内外的工艺技术处理极难达到排放标准，严重制约了我国钻井行业可持续发展。 当前，钻井废弃物处理工艺技术十分落后，还停留在“三步法”上，存在着技术单一、工艺落后、污染物降解不彻底、处理后难达标排放等多项缺点。国内大部分业的油气田都是采用的固化填埋方法对钻井废弃物进行处理，其浸出液仍然会对土壤、地表水、地下水等将产生严重的污染。虽然也有少部分油气田采用集中联合站或一体化装置进行处理，但这些处理设备和装置工艺技术落后，绝大多数装置其实就是将几种传统的混凝搅拌、沉降过滤设备生搬硬套地凑合在一起，相互极不协调，存在着药剂性能与设备性能不匹配、水质状况与设备不匹配、适用条件不符等多种缺陷，一般浅井作业产生的废弃物就很难达标处理，若遇深井作业采用像三磺泥浆体系的复杂钻井液的废弃物处理就更加困难。而且这些处理装置几乎都只注重废弃物的固相的处置（即简单的处理后固化填埋），涉及到液相（即钻井废水）的达标处理工艺、技术及装置极少，截止今日，我国没有一套能够使钻井废弃物实现整体达标的处理装置，也没有一套处理装置真正使各种钻井废水处理都达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。国外的装置成本高，且采用的钻井液一般是环保型的，产生的废弃物不及国内复杂，不适用于我国钻井作业的实际情况，大部分油田也曾花巨资购买过，基本上都是成摆设了。另外，石油、天然气钻探开发难度的增加，钻井深度的增加，钻井液成分变为更复杂，由此产生的废弃物的处理也越来越困难。以往的工艺、技术和装置已不能满足当前及今后钻井废弃物治理和排放的需要。还有，随着国家新的环境保护法于2015年1月1日实施和清洁生产无害化处理等要求，新的标准和执法力度日益严格。因此，为了保证油气勘探开发工业的可持续发展，保护生态环境和地下水资源，迫切需要研制一套工艺技术先进、处理全面、操作方便、适应性强、连续运行、稳定可靠的钻井废弃物整体达标处理工艺技术和装置。
技术实现思路
本专利技术目的是，用来弥补现有技术的不足，而一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺及装置。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺，包括以下几个步骤：1、破胶脱稳、固液分离预处理单元：钻井废弃物可以直接螺杆泵泵入破胶处理设备，不同的钻井液体系加入不等量的破胶处理剂，在特殊的搅拌下迅速破胶脱稳，专用叠螺式脱水装置使高固含量的料液固液分离彻底，污泥脱水性好，为后续处置创了有利条件。破胶脱稳、固液分离预处理这一步骤非常关键，处理效果的好坏直接影响后续工艺的难易及运行费用，是决定整个工艺技术成败的主要因素之一。到目前为止，历经近20多年的努力，钻井废弃物处理不能整体达标处理问题，主要原因是在破胶技术和高级氧化技术两个方面没有重大突破和创新。经专用脱水系统分离后，出水水质清澈透明，呈浅黄色或无色。悬浮物质SS去除率达95%以上，COD去除率高达85%以上，除油、除浊、脱色、脱水效果非常好，对后续处理奠定了坚实的基础，特别针对难处理的三磺泥浆体系钻井废水，显现出更好的效果；污泥脱水良好，易形成泥饼，再加入少量固化剂等无害化处理，填埋或作为建材用于井场地面和道路的铺筑。2、微纳米气泡气浮除油单元：气浮分离的效果与气浮设备产生的气泡大小紧密相关，气泡越小，气浮的效果就越好，气泡大，气浮效果差。当钻井废水进入微纳米气泡气浮装置时，空气通过负压吸入（或加压），气水混合液在气水混合罐内高速旋转、切割，产生大量的直径在200nm～30um的微纳米气泡，钻井废水中的浮油、分散油、乳化油及悬浮物得以强化去除。微纳米气泡气浮法对于去除油类、SS、能耗等诸多方面均优于普通溶气气浮工艺。具有设备小、占地面积少、缩短废水处理时间、运行成本低等优点。另外，较低能耗和较小体积的微纳米气泡气浮装置利于撬装的装配。3、Fe/C电解催化氧化单元：催化氧化单元包括分体式撬装Fe/C微电解工艺和Fenton试剂氧化工艺，前面预处理后的钻井废水经Fe/C微电解的电场作用、氢氧的氧化还原作用、铁的还原作用、铁离子的混凝作用(碱性条件)等一系列电化学反应（包括直接氧化和间接氧化），破坏其胶体有机物的分子结构，如苯环断链，发色或助色基团被破坏而失去发色能力，使大分子物质分解为小分子的中间体，难降解的有机物还原生成易降解的化合物；同时产生的铁离子体现还原性的同时还是高效的絮凝剂，其中新生态的Fe2+与H2O2方便组成Fenton试剂高级氧化反应，产生氧化性极强的羟基自由基（·OH），无选择地直接与废水中的有机污染物反应，降解为二氧化碳、水和简单有机物，从而使废水中的有机污染物得到大幅度矿化降解。 本工艺中的电化学催化氧化技术将以上分体式撬装内电解与芬顿试剂两者有机结合予一体，按特定的比例加入具有多种活性催化剂的新型Fe/C填料，在独创的分体式Fe/C反应塔和Fenton氧化塔中通过特殊的曝气方式等的综合作用下，能在较短时间内使钻井废水的有机污染物得到有效的去除，其COD的去除率可达80%以上，这时处理后的水质其COD在300-500mg/l以下或更低，方便后续的多羟基高级氧化和RO膜工艺顺利进行，同时该水质完全可以回用于钻井泥浆的配制。 4、多羟基高级氧化深度处理单元：经上一单元处理后的钻井废水，其COD还在300～500mg/l左右，离污综一级排放≤100mg/l还差很大，必须进一步高级氧化深度处理。本工艺的高级氧化主要采用多羟基氧化技术，经催化氧化后的钻井废水和氧化剂（臭氧、H2O2等），一同泵入多羟基高级氧化塔，塔内分层装有不同种类、不等量的催化填料，通过微曝气作用，产生足够量（比其它工艺在数量上和浓度上高5～10倍）的羟基自由基（·OH）离子，氧化30～60min，对钻井废水中小分子有机物进一步深度氧化降解，从而使COD快速降至100mg/l以下。5、RO反渗透膜处理处理单元：由于不同地质状况、不同的钻井液体系以及在处理过程中大量使用如盐酸类的药剂等，致使钻井废水中Cl－和盐类含量高，不去除就不能实现整体达标排放的要求，同时将会对农作物造成巨大危害。所以，还必须通过高抗污染的特种RO膜过滤去除氯离子及盐类，使Cl－≤250mg/满足《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）再外排至农田。 6、MVR多效蒸发脱盐处理：RO反渗透膜出来的浓缩水直接泵入MVR多效蒸发器，通过蒸发、结晶、冷凝等处理，分离出的盐类供工业再利用，冷凝水再泵回Fe/C电解单元继续催化氧化。一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的装置，包括破胶脱稳固液分离单元、微纳米气泡气浮单元、Fe/C电解催化氧化单元、精细过滤单元、RO膜单元、MVR多效蒸发单元和多羟基高级氧化深度处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：(1) 破胶脱稳、固液分离：钻井废弃物直接采用螺杆泵泵入破胶处理设备，加入破胶处理剂，在推动式的搅拌下迅速破胶脱稳；然后再泵入专用叠螺式脱水机使高固含量的料液固液分离；经专用脱水系统分离后，固相污泥脱水良好，易形成泥饼，再加入少量固化剂等无害化处理，填埋或作为建材用于井场地面和道路的铺筑；液相钻井废水水质清澈透明，呈浅黄色或无色；  (2) 微纳米气泡气浮除油处理：经过破胶混凝固液分离处理后的液相钻井废水，首先通过微纳米气泡气浮处理；当钻井废水进入微纳米气泡气浮装置时，空气通过负压或加压吸入，气水混合液在气水混合罐内高速旋转、切割，产生大量的直径在200nm～30um的微纳米气泡，去除钻井废水中的浮油、分散油、乳化油及悬浮物；(3)Fe/C电解催化氧化：采用分体式撬装Fe/C微电解和Fenton试剂组合工艺；加入具有多种活性催化剂的新型Fe/C填料，在独创的分体式Fe/C反应塔和Fenton氧化塔的综合作用下，对钻井废水中的大分子有机物进行强化降解； (4)多羟基高级氧化深度处理：经催化氧化后的钻井废水和氧化剂等，一同泵入多羟基高级氧化塔，塔内分层装有不同种类、不等量的催化填料，通过微曝气作用，产生足够量的羟基自由基离子，氧化30～60min，对钻井废水中小分子有机物进一步深度氧化降解。...

【技术特征摘要】
1.一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1) 破胶脱稳、固液分离：钻井废弃物直接采用螺杆泵泵入破胶处理设备，加入破胶处理剂，在推动式的搅拌下迅速破胶脱稳；然后再泵入专用叠螺式脱水机使高固含量的料液固液分离；经专用脱水系统分离后，固相污泥脱水良好，易形成泥饼，再加入少量固化剂等无害化处理，填埋或作为建材用于井场地面和道路的铺筑；液相钻井废水水质清澈透明，呈浅黄色或无色； 
 (2) 微纳米气泡气浮除油处理：经过破胶混凝固液分离处理后的液相钻井废水，首先通过微纳米气泡气浮处理；当钻井废水进入微纳米气泡气浮装置时，空气通过负压或加压吸入，气水混合液在气水混合罐内高速旋转、切割，产生大量的直径在200nm～30um的微纳米气泡，去除钻井废水中的浮油、分散油、乳化油及悬浮物；
(3)Fe/C电解催化氧化：采用分体式撬装Fe/C微电解和Fenton试剂组合工艺；加入具有多种活性催化剂的新型Fe/C填料，在独创的分体式Fe/C反应塔和Fenton氧化塔的综合作用下，对钻井废水中的大分子有机物进行强化降解； 
(4)多羟基高级氧化深度处理：经催化氧化后的钻井废水和氧化剂等，一同泵入多羟基高级氧化塔，塔内分层装有不同种类、不等量的催化填料，通过微曝气作用，产生足够量的羟基自由基离子，氧化30～60min，对钻井废水中小分子有机物进一步深度氧化降解。
2.根据权利要求1所述的一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的工艺，其特征在于，还包括RO膜处理和MVR多效蒸发脱盐处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于油气田钻井废弃物整体达标处理的装置，其特征在于，包括破胶脱稳固液分离单元(A)、微纳米气泡气浮单元(B)、Fe/C电解催化氧化单元(C)、精细过滤单元(D)、RO膜单元(E)、MVR多效蒸发单元(F)和多羟基高级氧化深度处理单元(G)，破胶脱稳固液分离单元(A)、微纳米气泡气浮单元(B)、Fe/C电解催化氧化单元(C)、精细过滤单元(D)、RO膜单元(E)、MVR多效蒸发单元(F)依次相连，MVR多效蒸发单元(F)还与Fe/C电解催化氧化单元(C)相连，精细过滤单元(D)还与破胶脱稳固...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐乾均，
申请(专利权)人：成都国盛环境保护技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51