1、蘇丹鉆井廢棄物的污染危害及方案對比1 污染物及危害鉆井廢棄物是鉆井污水、鉆井液（鉆井泥漿）、鉆井巖屑和污油的混合物，是一種相當穩定的膠態懸浮體系，含有粘土、加重材料、各種化學處理劑、污水、污油及鉆屑等，危害環境的主要化學成分有烴類、鹽類、各類聚合物、重金屬離子、重晶石中的雜物和瀝青等改性物，這些污染物具有高色度、高石油類、高COD、高懸浮物、高礦化度等特性，是石油勘探開發過程中產生的主要污染源之一。油氣田每鉆完一口井，都要在原地丟下一個廢棄的泥漿池。一個油氣田有成千上萬口井，就有成千上萬個廢棄泥漿池，每個泥漿池中的鉆井廢棄物少則有幾百方，多則有幾千方。這些廢棄物具有的可溶性的無機鹽類污染、重金

2、屬污染、有機烴（油類物質）污染，若在井場堆放或掩埋，一旦被雨水浸泡、河流沖刷，就會對周圍的土壤、水源、農田和空氣造成嚴重的環境風險。鉆井廢棄物通過一系列的化學生物和物理作用后，將對土壤、水質、生物等環境生態造成影響。（1）其主要超標的指標有化學需氧量（COD）、生物需氧量（BOD）、油類、懸浮物（SS）以及金屬鹽類（如Pb、Cb、Hg、Cr鹽等）。它們主要來自鉆井液配制中各種鉆井液添加劑的加入以及在鉆井過程中鉆井液的攜帶物。其中化學需氧量COD的值常常高達幾千甚至幾萬毫克每升。(2)每口井廢棄鉆井液按300m3計算，其中金屬污染物的總量達到13.2kg，重金屬淋洗量達4.3kg，表明廢棄鉆井液

3、中重金屬是潛在的污染源。 （3）通過對廢棄鉆井液進行模擬雨水淋洗分析，廢棄鉆井液中油的浸出率最高達90%，其次是總鉻，浸出率為50%。淋洗順序為：油>TCr>CODCr>As>Pb>F-1>Hg。對于重金屬來說，盡管其浸出液除總鉻外，大都達標，但其浸出率相對較大。浸出液中主要污染物為CODCr、總鉻和油。由此進一步說明，廢棄鉆井液不可直接排放。(4)鉆井廢棄物的環境可生化性較差，不適宜用生化方法進行處理.(5)鉆井廢棄物中有毒、有害物質會經過自然降雨淋洗而溢流或滲入地下，對地表水、地下水以及土壤造成影響。并且有可能在土壤中富集，不僅會對土壤中的大量微生物產生

4、不良影響，而且會使土壤堿化或中毒，如果被植被吸收，將會對其產生毒害作用，甚至危害人畜等。(6)廢棄鉆井液本身是一種極為復雜都分散體系，它以粘土、水為基礎，使粘土分散在水中形成一種較為穩定的分散體系，其顆粒粒徑一般在10-22m之間，具有膠體和懸浮體的性質，因此具有相當的穩定性。(7)由于其特殊的組分使其具有相當都穩定性，這種穩定性使廢棄鉆井液能夠在長時間內保持穩定的狀態，電位值很高。因此，要想破壞其穩定性，就必須加入大量的處理劑使其脫穩，這也就是廢棄鉆井液的處理難度大、費用高的原因之一。2固化法處理優缺點2.1原理及類型將鉆井泥漿中的有害成分通過物理和化學的變化進行束縛、穩定化或包容，以減小廢

5、物的毒性、可遷移性和溶解性。使其在自然條件下對環境不造成危害。經浸濾液檢查合格后就地掩埋復耕或轉運，該法施工簡單，成本低廉，實用性強，可以同時處理廢泥漿及巖屑，而且巖屑還能增加固化物強度。與密封填埋、干化法處理方法等配合使用有好的效果。目前油田鉆后治理采取的主要方法是將鉆井污水處理或回收后，對鉆井固體廢棄物進行固化處理，最終就地填埋復耕或拉運到指定的堆渣場集中存放。常用的固化方法有以下幾個。2.1.1 水泥基固化水泥基固化是基于水泥的水合和水硬膠凝作用而對廢物進行固化處理的一種方法。此方法非常適合于處理各種含有重金屬的廢物。固化過程中，鉆井液中的重金屬離子會由于水泥的高pH作用而生成難溶的氫氧

6、化物，并固化到水泥基中去。 石灰基固化石灰基固化是用石灰作基材，以粉煤灰、水泥窯灰作添加劑，常用于處理含硫酸鹽或亞硫酸鹽類廢物的一種方法。此法基于水泥窯灰和粉煤灰含有活性氧化鋁和二氧化硅，因此能同石灰在有水存在的條件下發生反應生成對硫酸鹽、亞硫酸鹽起凝結硬化作用的物質，最終形成具有一定強度的固化物。水玻璃固化水玻璃固化是以水玻璃為固化基材，使之同輔助材料（酸性物質）混合反應，然后按一定配比與有害物質混合，使廢物自動脫水固化。水玻璃的化學結構為： OH O Na OH NaOSiO（SiO）nSiONa （n=1,2,3） OH O Na OH水玻璃和酸反應就生成甲硅烷醇，由于甲硅烷醇活性大而聚

7、合生成不可逆的硅氧烷膠體：H2O SiOH OHSi SiOSi 水玻璃固化法便基于這種作用。藥劑的作用固化法選用的無害化處理劑是由四種無機物組成的混合物，每種組份起不同的作用。 陽離子沉淀劑是一種含有磷酸鹽的無機物，沉淀重金屬離子、降低其活性，同時賦予固化物一定的肥效； 陰離子沉淀劑能將可溶性陰離子有機污染物變成不溶物，降低其毒性，并調節廢鉆井液pH值，同時可與陽離子沉淀劑協同起破乳作用； 吸附劑具有很大的比表面積，可吸附有機物和金屬離子； 固化劑可通過化學反應形成立體構架的無機聚合物，包裹、固定污染物，使污染物在外力（主要是水浸）作用下不能游離出來，降低其遷移能力，進一步提高無害化處理效果

8、?？傊?，本技術是選擇合適的污染物沉淀劑、吸附劑與固化劑，通過多種機理共同作用的結果使污染物無害化吸附固化過程達到減低污染，保護環境的目的。2.2缺點及問題由于鉆井液體系的高度穩定性，使用一般的方法分離和處理污水，達標難度較大。目前的固化法是靠向鉆井液中加入大量的固化劑（占總量的1/3）進行攪拌反應，但這一方法存在諸多弊端：一、不能解決鉆中廢液的固液分離和污水的處理回用。對含油量較大的廢液必須先進行除油或收油處理。二、固化物總量增加30%。三、在泥漿池內，固化劑與廢棄物很難攪拌均勻，固化工藝和現場條件決定著固化質量難以控制。四、固化法帶來的廢渣運輸及儲存問題也日漸突出，后續處置或綜合利用制磚費用

9、較高。五、目前的固化填埋由于存在滲濾液的污染，治標不治本，當地環保部門要求采取根本治理措施，該法不適合更加嚴格的環保要求。3隨鉆或集中處理法3.1原理采用脫穩絮凝除油固液分離機理，膠體顆粒的絮凝作用機理有如下四種：沉淀網捕作用；吸附電中和作用；壓縮雙電層作用；吸附架橋作用。采用化學強化固液分離法，可以使廢棄鉆井液處理后的水質達到排放要求，從固液分離后的固相來看，含水率較低，且固相污染物浸出率較低，便于運輸，污染物環境污染擴散會更小。便于利用。見圖：固廢綜合利用實施步驟固液分離 污水達標排放 泥餅干化 粉碎制坯 廢磚 燒制成磚 入窯3.2優點濾液處理達標可利用.1一級處理廢棄循環鉆井液一級濾液指

10、標廢棄循環鉆井液類型脫出水水質泥餅含水率（質量分數）%脫水率（質量分數）%處理1m3鉆井液藥劑費用，元pH值CODCr，mg/L油，mg/L色度，度聚丙烯酰胺淡水基6.07.8（6.56）126.62480（682.6）0.862.5（26.2）502600（560）21.684.6（58.2）7.858.6（41.2）聚丙烯酰胺油基6.27.6（6.62）182.73840（864.7）0.9582（132）503500（762）34.278.7（62.7）8.462.6（38.7）兩性聚合物淡水基6.08.0（7.02）108.83452（764.2）1.2216（42.7）302600（

11、456）34.785.8（52.7）11.754.6（39.2）兩性聚合物油基6.27.8（7.0）126.42487（702.2）3.0681（36.8）202000（352）26.682.7（51.8）2.468.2（42.4）復合金屬離子型6.07.2（6.42）118.13645（846.7）0.6728（121.7）201200（264）22.688.2（62.1）7.849.8（32.4）三磺體系6.54582254320048.242.3注：（1）脫水率= （2）括號內的數字為平均值。3.2.1.2二級處理污水達標污水處理主要環保指標（mg/L）序號名稱井場防塵回用(洗巖屑水)外

12、排二級外排一級1COD5003001002pH值6969693石油類 201054SS400150150標準依據污水綜合排放標準GB89781996標準一、二級（外排）、三級標準（回用） 固液分離泥餅淋濾達標 該方法使廢液中的有毒有害物質濃集于殘渣中，當這些殘渣自然堆放，受到雨淋水浸時，有毒有害成分可能轉移到水相。（1）浸出液清澈透明，說明泥餅顆粒之間仍然易于凝聚，而不形成穩定的膠體溶液（即油田現場稱之為“返漿”）；（2）浸出液的污染物含量除油分外均低于污水綜合排放標準（GB 89781996）的指標，說明污染物大部分聚集在泥餅固相中難于浸出，也說明金屬離子與鉆井液添加劑及有機高分子絮凝劑的吸

13、附式不可逆的；（3）隨著溫度升高，熱運動加強，污染物浸出率增加；（4）pH值對浸出液中污染物的含量影響不大，只是總鉻含量隨著pH值升高有降低的趨勢。 總之，廢棄鉆井液經化學強化固液分離處理后，使其污染物集中于泥餅（殘渣）中，殘渣的浸出液中污染物濃度達到國家允許的排放標準，說明該工藝不僅減少了液相的環境污染（處理后水質達標），而且減少了殘渣中污染物的環境擴撒。 綜合上述浸出液分析結果見表3-13和表3-14.表3 13 不同pH值下浸出液分析結果（室溫）樣品浸出液特征加水pH值浸出液顏色及現象246810富97井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.0

14、26.126.356.516.82輕微黃色，混濁，不返漿123.6124.8131.2129.6132.411.211.412.812.410.80.0520.0380.0410.0180.02724.842.734.652.864.8真127井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.246.346.476.687.12輕微黃色，混濁，不返漿134.8136.5132.7141.7143.811.412.513.114.815.20.0380.0280.0310.0250.02918.834.742.640.767.8真138井泥 餅浸出液pH值COD

15、Cr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.046.236.446.526.82輕微黃色，混濁，不返漿172.6188.2181.4190.9206.218.25.68.211.224.20.0320.0170.0130.010.0145.544.251.44.5568.8韋2-19井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.126.346.456.496.92輕微黃色，混濁，不返漿52.748.847.751.184.710.716.112.413.418.20.0580.0420.020.010.0141.440.458.147.712

16、6.1表3 14 不同溫度下浸出液分析結果（加入水pH值=6.8）樣品浸出液特征溫度，浸出液顏色及現象10203040富97井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.056.656.726.78輕微黃色，混濁，不返漿121.3124.0131.8139.610.811.512.814.40.0340.0380.0430.01618.624.547.1108.4真127井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.746.776.787.78輕微黃色，混濁，不返漿131.617.548.9154.811.514.41

17、5.616.10.0240.0210.0720.08622.145.138.681.1真138井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.256.546.586.72輕微黃色，混濁，不返漿124.4142.1156.6204.75.610.218.846.20.010.010.0250.04642.462.456.6126.6韋2-19井泥 餅浸出液pH值CODCr，mg/L油，mg/L總鉻，mg/LSS，mg/L6.716.746.736.75輕微黃色，混濁，不返漿41.148.268.6124.42.36.210.428.80.010.010.040.04724.442.147.286.7脫水泥餅浸出液主要環保指標（mg/L）泥漿污水脫出率泥餅含水率pH石油類CODCr+6總鉻備注50%85%7<pH<1230500515非油基油基泥餅焚燒后6951000.51.5油基標準依據污水綜合排放標準GB89781996標準三級危險廢物鑒別標準腐蝕性鑒別 GB5085.1-2007危險廢物鑒別標準浸出毒性鑒別 GB5085.3-2007標準適應性強滿足隨鉆、鉆中、鉆后、集中廢棄鉆井液處理的需要，效率高。連續達標加藥破穩好，絮凝架橋有效，固液分離才徹底，后續的氧化、精濾