本发明专利技术提供一种钻井废弃物中重金属的捕捉和掩蔽方法和系统，所述系统包括砂石分离装置、泥浆储存搅拌罐、泥浆反应罐、脱干设备和沉淀罐等，通过技术手段将钻井废弃物中重金属元素通过分批加入pH调节剂、氧化剂和重金属捕捉剂，使之结合成有机硫重金属螯合物，然后进行复合絮凝，实现破稳，使固、液分离。经机械脱干后，固体分离物以泥饼的形式修路垫场或还田。本发明专利技术将钻井废弃物中重金属元素转化成化学稳定性高的重金属有机硫化物，阻止了重金属污染土壤和地下水，起到了掩蔽的作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气田钻井过程中外排危废物的处理，特别涉及一种钻井废弃物重金属的捕捉和掩蔽工艺技术。
技术介绍
钻井废弃物是石油天然气工业的主要污染源之一，其废物处理是目前困扰油田的一大难题。2008年《国家危险废物名录》中已将“废弃钻井液处理产生的污泥”(废物代码 071-002-08)列入国家危险废物名目内，其中，重金属是废弃钻井泥浆中主要污染物成分之O根据国内各油田钻井泥浆成分资料统计分析，重金属广泛分布于废弃钻井泥浆中，除银外，一些常见的具有危害性的金属几乎全部检测到踪迹，如Zn、Pb、Cu、N1、Hg、As、 Cr等。废弃钻井泥浆中金属离子含量较高，分析其原因除钻井地点生产用水中相关矿物质背景含量较高的因素所致外，主要原因还与各种添加剂的使用有关。这些金属元素可能是伴随钻井泥浆添加剂、基础添加材料进入体系，也可能是随钻屑由地层中携带出来。据有关文献显示，废弃钻井泥浆中的重金属元素通常以6种状态存在，废水中重金属主要以可溶态和离子交换态存在，废弃钻井泥浆中重金属多以吸附态、络合态、碳酸盐态和残渣态存在。Cr是主要污染物，Pb、Zn含量也高。Cr、Zn与有机物结合能力较强，因而泥浆中的大量有机物对重金属的存在状态、迁移和积累等均起着重要作用。Cu主要以与有机物结合的形式存在，残渣中含量较高，可能与硫化物、氢氧化物的存在形式有关。Cd是生物所需的微量元素，它几乎完全以可交换和与碳酸盐结合的形式存在。我国陆地油气井钻井泥浆绝大多数采用水基泥浆。钻井废弃泥浆的处理方式通常是回填处理和固化处理两种。 回填处理先将储存坑里沉降分离的钻井泥浆上部的水澄清(必要时加絮凝剂)， 达到规定指标后，就地排放；剩下的污泥，待其自然干化到一定程度，在其上部加土填埋，顶部保持O. 5-1. 5m的土层，以恢复地貌。该方法处理成本较低，适用于淡水基钻井泥浆。固化处理该技术是近些年发展起来的一种废弃钻井泥浆处理技术。其原理是向废弃钻井泥浆中加入具有固结性能的固化剂，使其转化成类似混凝土的固化体，固结其内的有害成分。但固化处理费用较高，每口井都需建泥浆池，占地面积大(一般采用固化处理后，因加入固化物可使其在原泥浆排放量的基础上再增加30%体积)，且固化处理过程中需要使用破稳剂、助凝剂、固化剂，处理效果较复杂。固化法中，重金属元素可溶态并未改变。 随着时间的推移，重金属离子可以随固化体渗出液逸出，污染土壤和地下水，环境污染风险依然较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钻井废弃物重金属的捕捉和掩蔽方法和系统，通过技术手段将钻井废弃物中重金属元素通过添加化学药剂使之结合成有机硫重金属螯合物，然后经固-液分离进入泥饼。重金属硫化物具有良好的化学稳定性，除硫化锰、硫化镍、硫化锌等溶于稀盐酸外，其余有害重金属硫化物只能溶于浓盐酸、浓硫酸甚至王水，消除了有害重金属在土壤中离子化的可能性，切断重金属被植物吸收富集转移和污染地下水的可能性。本专利技术的技术方案如下一种油气田钻井废弃物重金属的捕捉和掩蔽方法，如图1所示，包括下列步骤I)利用砂石分离装置接收钻井废弃物，加水搅拌过筛，将其中大颗粒的岩屑和砂石分离并洗涤后排出，而洗涤产生的浆体和去除砂石后的泥浆混合后进入步骤2)；2)混合浆液进入带有搅拌装置的泥浆储存搅拌罐中，对混合浆液分批加pH调节剂调节PH值至6 8并加氧化剂降低其COD值；3)加入重金属捕捉剂溶液，重金属捕捉剂与混合浆液中的重金属反应，结合成有机重金属螯合物沉淀析出，将处理后的混合浆液输送到泥浆反应罐；4)对步骤3)处理后的混合浆液进行复合絮凝；在带有搅拌装置的泥浆反应罐中， 分别加入聚凝剂和絮凝剂，低速搅拌，在脱稳充分后进入脱干机进行固液分离；5)采用机械脱干法使步骤4)处理后的混合浆液实现固液分离，得到脱干后的固体分离物。出机泥饼达到农用污泥标准。滤水经沉淀箱进入回用水箱，循环使用不外排。泥饼修路垫场或还田。上述步骤I)是对钻井废弃物进行预处理，也是本专利技术方法应用的前提。钻井废弃物直接进入或通过前延设备(如螺旋输送机等)进入砂石分离装置，以钻井废弃物与水的比例为1: Γ1:5加水搅拌过筛，将泥浆中含有的大量岩屑和砂石等颗粒物分离出来，减轻、减少该类物质对后续处理的影响，形成新的稀释泥浆。本专利技术采用的砂石分离装置可以按照中国专利ZL200910082930. 5、 ZL200920107714. 7和ZL200920107713.· 2中所述的砂石分离装置设计制造。步骤I)可使钻井外排废弃泥衆中粒径在5mm(甚至Imm)以上的岩屑和砂粒脱离衆体,并且分离洗涤后的岩屑和砂石可以达到排放标准(执行检测方法GB 5086. 3-1997固体废物浸出毒性，浸出方法一水平振荡法；执行标准《污水综合排放标准GB8978-1996)) 的一级指标)。同时，可使剩余浆体稠度降低成为较好的流动体，通过泥浆泵输出，进入到步骤2)进行处理。步骤2)首先对泥浆进行pH调整和强制氧化。从砂石分离装置排出的泥浆进入泥浆存储搅拌罐中进行PH的调节和氧化处理。调整泥浆的pH值通常选用的是盐酸或硫酸， 投放量以达到PH61为准；氧化处理可采用双氧水或次氯酸钠(漂白粉)，用以降低泥浆的 COD和B0D。氧化剂的投放量要根据对后续脱干处理得到的泥饼的检测结果来调整，目标是使脱干处理后的泥饼能达到国家环保标准，通常要求检测所得COD值< 100mg/L。一般在加入PH调节剂和氧化剂后5分钟加入重金属捕捉剂药液。重金属捕捉剂是易溶于水的有机硫化物，市售有液态和固态两种，选择对重金属广谱型的捕捉剂。重金属捕捉剂药液的配制浓度一般为f 10wt%，或按产品说明配制。重金属捕捉剂药液加药比例要通过事先对钻井废弃物进行实验确定，通常添加量为l(T200mmp。重金属捕捉剂的工作原理是，有机硫化物溶于水后产生有机硫离子，有机硫离子对水中的多种重金属离子有极强的捕捉能力，结合成重金属有机硫螯合物。重金属有机硫螯合物是百万级重金属有机硫化物分子的螯合团，加入少量有机或无机絮凝剂以形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属离子的目的。步骤2)加入重金属捕捉剂将泥浆呈离子态(离子交换态)的重金属元素迅速捕集。 对于呈络合态重金属元素有破络捕集能力，而对吸附态的重金属元素甚至包裹泥微粒形成螯合团粒沉淀。为保证药剂的反应时间，泥浆存储搅拌罐容量应大于后续步骤脱干设备处理量的 5^10倍，并且要在泥浆进入泥浆存储搅拌罐时分批加入pH调节剂、氧化剂和重金属捕捉剂。步骤4)对泥浆进行脱稳、初步脱水。由于泥浆以胶体状态存在，水溶液不易直接脱去，从而使泥浆中的有机类和其它化学物质也很难去除。步骤4)对泥浆进行复合絮凝，实现破稳，使固、液分离。具体的做法是首先分别在不同的配药罐中用水(回用水或清水)溶解聚凝剂和絮凝剂，将调整好浓度的泥浆注入泥浆反应罐后，分别泵入聚凝剂和絮凝剂溶液，搅拌1(Γ15分钟。聚凝剂可以采用聚合氯化铝或聚合氯化铁，配制溶液浓度3 8wt%，优选5wt%，投加比例15%左右(按聚凝剂溶液基于所处理的泥浆的重量比计)。絮凝剂可以采用聚丙烯酰胺(分子量800万 1200万)或聚二烯丙基二甲基氯化铵 (分子量800万)，配制溶液浓度O. 2wt%左右，投加比例5%左右(按絮凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钻井废弃物中重金属的捕捉和掩蔽方法，其步骤包括：1）将钻井废弃物中的岩屑和砂石分离并洗涤后排出，而洗涤产生的浆体和去除砂石后的泥浆混合后进入步骤2）；2）对混合浆液加pH调节剂调节pH值至6~8，并加氧化剂降低其COD值；3）加入重金属捕捉剂溶液，使重金属捕捉剂与混合浆液中的重金属反应，生成有机重金属螯合物；4）对处理后的混合浆液进行复合絮凝；5）对复合絮凝后的浆液固液分离，得固体分离物。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：司军，吕允谦，
申请(专利权)人：司军，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。