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工艺管理233气矿钻探废水处理工艺的研究秦春林(重庆(长寿)4e．_r-园区中法水务有限公司)摘要：随着天然气需求量的日益膨胀，气矿钻探废水的处理成为普遍的难题。气矿钻探废水量大，性质复杂且波动性大。研究利用某工业污水处理厂现有设施处理高浓度气矿钻探废水的方案及工艺调节，一方面解决了现阶段大部分气矿废水掺入生活污水厂进行稀释排放但污染总量未减少的弊病．另一方面也为其即将投运的水解酸化池的运行提供了宝贵经验。结果表明：利用空置氧化沟作为预处理，并进行化学沉淀深度处理，在每日气矿进水量及处理水量平衡．且保证预处理段池容富余的情况下．可较好的保证出水水质。关键词：气矿废水：缺氧／厌氧预处理；化学沉淀一、引言钻并废水通常被认为是经过稀释的钻井液。钻井液处理剂种类繁多，已由过去的20多种发展到100多种，通常包括加重剂、降失水剂、堵漏剂、增粘剂、稀释剂和稳定剂。解卡剂、减阻剂、PH调节剂、防地层伤害和防垢剂等【1】。气井钻井废水对环境的影响：①pH值过高或过低，致使高含盐的废水影响土壤的结构和危害植物的生长；②废水有机物(如高分子化合物等钻井添加剂)使水体的COD、BOD升高，影响水生动植物的生长；③有害的金属离子(如Cr6+、汞)容易进入食物链，并累积而危害人类的正常生理活动。目前．气井钻井废水的处理有下列几种处理方法：化学处理法、电絮凝处理法、生化处理法、地层渗透处理法、钻井废水的深度处理方法。混凝处理对悬浮物和胶体的去除率较高，但对水溶性有机物难除去，特别是钻井后期废水和深井废水；混凝处理难以达到排放要求。需要进行深度处理。国内外深度处理一般采用活性炭吸附，化学氧化和生物处理等工艺．而活性炭吸附能力小，成本较高。氧化法常用的氧化剂有臭氧、次氯酸钠和双氧水等，其中臭氧处理耗电量大。设备维修费用高而应用很少。次氯酸钠氧化效率低，采用催化剂提高催化效率，但易造成镍流失，同时引入新的污染物氯离子【2]。某工业污水处理厂除接收常规工业污水的同时，接收一部分气矿废水，其主要来源于钻井过程中的大量泥浆。设备及钻台的冲洗水等，其特征：水质波动性大、COD浓度高，可生化性差；氯离子浓度高：悬浮物含量高等。该厂主要工艺为卡鲁赛尔氧化沟及利用添加PFS等化学药剂的方法去除COD和BOD，但鉴于气矿废水的特性。其现有好氧系统无法满足处理要求。因此，笔者参考业内相关高浓度废水处理经验，利用现有设施，对气矿废水处理管理及相关参数控制进行了摸索和研究。二、气矿原水水质根据对该厂所接纳的气矿原水样进行的分析，发现各气井所产生的水质差异及浓度波动较大：COD均值12561mg／1，峰值245400mg／1；氯离子均值19239mg,／1，峰值145000mg／1；且其特殊性质导致含油较高、B／C较低，极难生化处理。各指标均超出该厂常规接纳标准。三、模拟处理鉴于气矿废水氯离子极高，且极可能含有其他抑制毒性物质，须先进行实验室模拟处理。相关资料显示，氯离子超过t0000mgfl将抑制微生物活性，故取上限值检验抑制情况。将适量活性污泥加入5L容器中，利用充气泵曝气，根据氯离子浓度计算加入气矿废水；选取曝气24、48、72、96、120H五个控制点，分析结果表明，最初曝气24H，COD下降23。7％，微生物尚可吸附部分有机物；48H由于高浓度氯离子抑制，有机物解吸，且少量污泥解絮，COD升高；72H后污泥驯化，COD稳定下降。氨氮去除较稳定，证明硝化菌能承受该浓度氯离子；整个实验过程中，无原、后生动物．菌胶团未出现明显解体现象。实验证实气矿废水除氯离子外，无其他明显抑制毒性物质，故严格控制其浓度，将不会冲击好氧系统；经过120H曝气，COD去除率仅为31．7％．敌仅利用好氧生化无法达到要求，须考虑先进行缺氧预处理。四、实际处理笔者综合模拟阶段经验，结合该厂生产负荷较低，一条线运行、一条线空置的现状，形成了预处理+强化深度处理的工艺路线。预处理：1、投加适量活性污泥进入空置氧化沟(以下简称“预处理段”)。并逐步注入气矿废水。停运曝气机，仅运行潜推，逐步驯化缺氧／厌氧污泥；2、根据预处理段内水质及水位情况，适量补充活性污泥，保持足够的污泥浓度的同时稀释氯离子；3、根据好氧段处理情况，当预处理段内COD低于3000mg／l时，停潜推静置1H，开启闸门，上层较清处理水进入空置二沉池，并将该水抽入回流污泥系统，进而进入好氧段。经过一段时间实际运行，主要污染因子浓度得到有效削减。根据计算，预处理段HRT达66d；排除稀释因素，COD去除率达71．3％，其中部分COD转化为BOD5，致使BOD5浓度提高，考虑对BOD5的同时去除，实际去除率为一5-3％，B／C值由0．12提升至0．38，总油及石油类去除率分别为82．1％、82．5％。对预处理段污泥镜检发现：无原、后生物象，但菌胶团形状良好。pH值未出现明显下降(预处理段内HRT超过50天，水解酸化产生的乙酸被完全甲烷化)，DO值在0．4m胡左右。根据COD下降以及彭C提高情况．判定预处理段主要是厌氧、缺氧污泥交替作用：预处理段表面流速约0．4米，秒，水深为4．5米，其上部为缺氧污泥，下部为厌氧污泥。深度处理：根据资料显示，钻井废水中污染物以胶体物质和乳化剂为主【1】，而去除该类物质最有效的方法为混凝沉淀法。该厂内原设计CAF气浮池，因进水中含油极少，已被改造为化学沉淀池．但以除磷为主。根据相关资料显示以及实际运行经验，对于含有较多难降解胶体物质和乳化剂的废水。化学混凝沉淀能取得较好的COD去除效果。故笔者就COD去除效率提高的可行性，进行了药剂投加量及反应条件的烧杯试验，结果显示：改良(下转第235页)n工艺管理235酸性气体在甲醇中的溶解度主要是温度和压力的函数，当温度，压力达到要求并保持基本恒定。这时，对于酸性气体的脱除还没有达到要求，那么就要调整气液比值，也就是调整甲醇的循环量。经长期的实践摸索．粗煤气量在50000—80000Nm3／h时。甲醇循环量控制在150～250t／h。但循环量不宜太大，过大的循环量会导致过大的动力消耗及再生能耗，增大了氨冷器的负荷，还会引起泛塔。根据甲醇对原料气成分的要求，综合考虑，在保证煤气净化度的前提下，尽量选取一个适宜的气液比值，合理调整甲醇的循环量。2．5、粗煤气中杂质含量的控割控制粗煤气中杂质的含量，对于提高煤气净化度有重要意义，因此，在工艺操作中要控制好煤气冷却段的煤气出12I温度；还要控制好煤气中所夹带的粉尘(主要指煤粉和催化剂粉尘)。煤气在进入低温甲醇洗系统之前，温度应不超过40℃，在这一温度下，部分氨、萘、轻油、煤气水和中油等被冷凝下来送往回收装置。而煤气进入强力洗涤系统后，保证强力洗涤系统的洗涤量，洗去煤气中所夹带的氨、粉尘、中油等杂质。减轻了低温甲醇洗的负担，保证了强力洗涤系统的效率，使氨的浓度降至lppm以下，从而为后续低温甲醇脱硫、脱碳奠定坚实的基础。结束语目前．中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司采用的是低温甲醇洗脱碳、脱硫工艺。也是国内外普遍采用的气体净化技术。1．甲醇在低温下吸收选择性强。有效成分CO、H2等损失小。在减压时酸性气体容易解吸出来，热稳定性好等优点。2．低温甲醇装置对于甲醇的消耗量少。中煤龙化化工公司低温甲醇洗系统两期的消耗100k#h左右，总硫脱除率达到了99．98％。(上接第233页)表5—1各工序气矿废水去除效率HRT(h)出水C01)(mg／1)去除率说明预处理段1584167871％缺氧和厌氧细菌吸附并分解有机物。氧化沟和二沉池30449．773．2％预处理后可生化性大幅提高．利于好氧去除。化学沉淀1360．219．9％改良后化学沉淀大幅度去除COD。总体效果161593．8％投加模式在低投加量．沉淀时间缩短的条件下去除率更佳。故对化学沉淀池进行改造：前移PFS、APAM投加点至最优位置，增加混合强度及时间；气浮机由全天候全开改为适时开若干台，开启时提高混合效果。关闭时可将后段视为平流沉淀池。改造后在去除COD、SS及总磷等方面均取得显著的效果，运行中发现化学沉淀池COD平均进水浓度为90．2mg／l时，去除率为21．3％，且出现进水浓度越高，去除率相应升高的情况，如：化学沉淀池COD进水浓度在130rng]l时，其去除率可达30％。五、实际运行成果某月份，该厂常规进水均值：COD373．4m#l、氯离子771．9mg／l；气矿进水均值：COD5786mg／l、氯离子9825mg／1；总排151均值：COD70．9m鲫、氯离子997．5m{；／l。．根据该厂未处理气矿废时，COD去除率为83％计算得出．因处理气矿废水导致出水COD上升7．4mg／l：根据氯离子不被降解的特性以及其浓度，推算出该期间气矿废水与其他废水量比为1：39．1，则单独考虑气矿废水，其处理后COD应为360．2mg／l。气矿废水整体去除率为93．8％，见表5—1：六、结论现阶段该厂气矿废水处理主要流程为：气矿原水一预处理段一好氧生化一化学沉淀一达标排放。在预处理阶段．高浓度气矿废水几项主要污染因子可得到有效的降解，毒性物质得到缓冲和稀释，可生化性提高，而后少量均匀稳定地进入好氧段．不会对其造成大的冲击。该处理工艺的关键在于控制氯离子浓度，过高将抑制预处理段微生物活性进而致死。在不增设其他处理设施的情况下，该工艺能大规模的处理气矿废水，并具有运行成本低，管理简单，出水水质稳定等优点。但该处理工艺的应用仍存在限制条件：一是预处理段HIlT过长．若无空余设施而单独修建缺氧单元，则成本较高。但在目前国内多数污水厂建设超前的情况下，则能有效降低运行成本；二是若单独气矿废水处理水质仍无法满足《污水综合排放标准》GB8978—1996中COD小于100mg／l的要求，对此建议引入生活废水综合处理．或增设活性炭过滤等深度处理装置以保证出水水质达标。参考文献：[1】蒋学斌，川渝地区油气田钻井废水处理研究【2】黄志宇等，气井钻井废水深度处理实验研究阴．天然气工业，2005，25(5)：44--46．