摘要:采用混凝-二次絮凝-活性炭吸附法深度處理鉆井廢水。實驗取200mL普光301-3井鉆井廢水,確定了最佳工藝條件:廢水吸附pH值為1.5,活性炭加入量40g,吸附時間為1.5h,吸附后出水調整pH值9.0。處理后鉆井廢水COD去除率大于90%,色度去除率100%。
關鍵詞:活性炭,三磺泥漿體系,鉆井廢水,聚丙烯酰胺,COD
聚磺泥漿體系是國內油氣田普遍采用的一種性能優良、價格低廉的耐高溫型泥漿體系,主要用于鉆井深度達到3000m以上的深井或超深井鉆井過程。聚磺泥漿體系就是在泥漿配方中,添加劑的主要成分為磺化酚醛樹脂(SKP)、磺化褐煤(SMC)和磺化烤膠(SMK)等的泥漿體系[1]。
普光氣田由于地層復雜,井深一般都在5600m以上,故鉆井時使用的泥漿體系大多數為聚磺泥漿體系。使用聚磺泥漿體系時產生的鉆井污水顏色深,一般呈黑褐色,COD含量高且很難降解去除。針對聚磺泥漿鉆井廢水特征,在用化學混凝技術進行第一步處理后,選擇活性炭對鉆井廢水進行深度處理,取得了較滿意的效果。
1實驗材料及方法
1.1鉆井廢水水質分析
本實驗用鉆井廢水取自中原油田普光分公司普光301-3井鉆井泥漿池,鉆井廢水主要技術指標和分析方法見表1。
廢水外觀呈黑褐色、原水COD為12353mg/L,成分復雜,具有高色度、高濁度、高COD和高穩定性等特點。用文獻[2]提出的化學混凝法進行第一步處理后,出水為棕紅色、COD值為3056mg/L;再用二次絮凝法進行第二步處理,出水為黃色、COD值為1952mg/L,無法達到《污水綜合排放標準》GB8978 - 1996的1 - 2級技術要求,需進行深度處理。
1. 2 實驗儀器和藥品
JBY - 2絮凝攪拌儀;電動攪拌器; PHS - 3C精酸度計; 721可見光分光光度計。活性炭(工業品) ;聚丙烯酰胺(工業品) ;鐵屑(工業品) ;硫酸亞鐵銨(AR) ;重鉻酸鉀(AR) ;硫酸銀(AR)等。
1. 3 實驗方法
取200 mL普光301 - 3井鉆井廢水的二級絮凝出水(COD為1 952 mg/L) ,調節適當的吸附pH值,加入一定量的活性炭吸附劑,然后快速攪拌,經一定時間后,停止攪拌,過濾,用石灰乳調節水樣pH值為定值,再加入少量的聚丙烯酰胺慢速攪拌片刻,靜置沉降。觀察上層清液的顏色并分析其COD值。
2 結果與討論
2. 1 活性炭吸附鉆井廢水的影響因素[ 3, 4 ]
2. 1. 1 吸附pH 值
控制活性炭加入量為20 g,吸附時間為2. 0 h,吸附后調整出水pH值為8. 0,改變吸附pH值,按1. 3所述實驗方法考察吸附pH值對COD去除率的影響,結果見表2。
由表2可見,吸附pH值小于1. 5時, COD去除率隨pH值升高而逐漸增加;吸附pH值為1. 5時,COD去除率達到最大值90. 16% ;吸附pH值大于1. 5時, COD 去除率隨pH 值的升高而逐漸減小。實驗確定吸附pH值為1. 5。
2. 1. 2 活性炭加量
控制水樣吸附pH值為1. 5,攪拌時間為2. 0 h,吸附后出水調整pH值為8. 0,改變活性炭加量。考察活性炭加入量對COD 去除率的影響,結果見表3。
由表3可以看出, COD去除率隨著活性炭加入量的增大而逐漸升高。這主要是因為當吸附劑和吸附質種類一定時,被吸附物質的量隨吸附表面增大而增大,而活性炭用量增大也就是活性炭的吸附表面增大,因此吸附物質的量也就隨著增大。但考慮到成本問題,將活性炭加入量選定為20 g。
2. 1. 3 吸附時間
控制水樣吸附pH 值為1. 5,活性炭加入量為20 g,吸附后調整出水pH值為8. 0,改變吸附時間。考察吸附時間對COD去除率的影響,結果見表4。
由表4可知,吸附時間小于1. 5 h時, COD去除率隨吸附時間的延長而增大;吸附時間為1. 5 h時,COD去除率達到最大值90. 85%;吸附時間大于1. 5h時, COD去除率不再增大反而減小。這是因為反應開始時吸附速度大于解吸速度,吸附起主導作用,被吸附物質的量不斷增大;達到一定時間后,吸附速度與解吸速度相等,處于平衡狀態,這時吸附速度最快,被吸附物質量最大。平衡狀態以后,解吸速度大于吸附速度,一部分被吸附的物質從活性炭中解吸出來,從而使被吸附物質的量減小[ 2 ] 。因此吸附時間以1. 5 h為宜。
2. 1. 4 吸附后出水調整pH值
控制吸附pH值為1. 5,活性炭加入量為20 g ,吸附時間1. 5 h,改變吸附后出水調整pH 值的大小。考察吸附后出水調整pH值對COD 去除率的影響,結果見表5。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
由表5可知,隨著吸附后出水調整pH值的增加, COD去除率逐漸增大;當吸附后出水調整pH值為9. 0時, COD去除率最大為90. 42% ;當吸附后出水調整pH值繼續增大時, COD去除率反而減小。因此選定吸附后出水調整pH值為9. 0。（中國石化集團中原石油勘探局鉆井工程技術研究院）
詳情請點擊下載附件：活性炭吸附法處理氣田聚磺泥漿鉆井廢水
