活性炭吸附法處理氣田聚磺泥漿鉆井廢水

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(shí)驗(yàn)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(shí)間為1.5h,吸附后出水調(diào)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(guān)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(nèi)油氣田普遍采用的一種性能優(yōu)良、價(jià)格低廉的耐高溫型泥漿體系,主要用于鉆井深度達(dá)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(fù)雜,井深一般都在5600m以上,故鉆井時(shí)使用的泥漿體系大多數(shù)為聚磺泥漿體系。使用聚磺泥漿體系時(shí)產(chǎn)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(duì)聚磺泥漿鉆井廢水特征,在用化學(xué)混凝技術(shù)進(jìn)行第一步處理后,選擇活性炭對(duì)鉆井廢水進(jìn)行深度處理,取得了較滿意的效果。

1實(shí)驗(yàn)材料及方法

1.1鉆井廢水水質(zhì)分析

本實(shí)驗(yàn)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(shù)指標(biāo)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(fù)雜,具有高色度、高濁度、高COD和高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。用文獻(xiàn)[2]提出的化學(xué)混凝法進(jìn)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(jìn)行第二步處理,出水為黃色、COD值為1952mg/L,無法達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978 - 1996的1 - 2級(jí)技術(shù)要求,需進(jìn)行深度處理。

1. 2 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品

JBY - 2絮凝攪拌儀;電動(dòng)攪拌器; PHS - 3C精酸度計(jì); 721可見光分光光度計(jì)�；钚蕴�(工業(yè)品) ;聚丙烯酰胺(工業(yè)品) ;鐵屑(工業(yè)品) ;硫酸亞鐵銨(AR) ;重鉻酸鉀(AR) ;硫酸銀(AR)等。

1. 3 實(shí)驗(yàn)方法

取200 mL普光301 - 3井鉆井廢水的二級(jí)絮凝出水(COD為1 952 mg/L) ,調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)奈�附pH值,加入一定量的活性炭吸附劑,然后快速攪拌,經(jīng)一定時(shí)間后,停止攪拌,過濾,用石灰乳調(diào)節(jié)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(jié)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(shí)間為2. 0 h,吸附后調(diào)整出水pH值為8. 0,改變吸附pH值,按1. 3所述實(shí)驗(yàn)方法考察吸附pH值對(duì)COD去除率的影響,結(jié)果見表2。

由表2可見,吸附pH值小于1. 5時(shí), COD去除率隨pH值升高而逐漸增加;吸附pH值為1. 5時(shí),COD去除率達(dá)到最大值90. 16% ;吸附pH值大于1. 5時(shí), COD 去除率隨pH 值的升高而逐漸減小。實(shí)驗(yàn)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(shí)間為2. 0 h,吸附后出水調(diào)整pH值為8. 0,改變活性炭加量�？疾旎钚蕴考尤肓繉�(duì)COD 去除率的影響,結(jié)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?yàn)楫?dāng)吸附劑和吸附質(zhì)種類一定時(shí),被吸附物質(zhì)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(zhì)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(shí)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(diào)整出水pH值為8. 0,改變吸附時(shí)間�？疾煳�附時(shí)間對(duì)COD去除率的影響,結(jié)果見表4。

由表4可知,吸附時(shí)間小于1. 5 h時(shí), COD去除率隨吸附時(shí)間的延長而增大;吸附時(shí)間為1. 5 h時(shí),COD去除率達(dá)到最大值90. 85%;吸附時(shí)間大于1. 5h時(shí), COD去除率不再增大反而減小。這是因?yàn)榉磻?yīng)開始時(shí)吸附速度大于解吸速度,吸附起主導(dǎo)作用,被吸附物質(zhì)的量不斷增大;達(dá)到一定時(shí)間后,吸附速度與解吸速度相等,處于平衡狀態(tài),這時(shí)吸附速度最快,被吸附物質(zhì)量最大。平衡狀態(tài)以后,解吸速度大于吸附速度,一部分被吸附的物質(zhì)從活性炭中解吸出來,從而使被吸附物質(zhì)的量減小[ 2 ] 。因此吸附時(shí)間以1. 5 h為宜。

2. 1. 4 吸附后出水調(diào)整pH值

控制吸附pH值為1. 5,活性炭加入量為20 g ,吸附時(shí)間1. 5 h,改變吸附后出水調(diào)整pH 值的大小。考察吸附后出水調(diào)整pH值對(duì)COD 去除率的影響,結(jié)果見表5。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

由表5可知,隨著吸附后出水調(diào)整pH值的增加, COD去除率逐漸增大;當(dāng)吸附后出水調(diào)整pH值為9. 0時(shí), COD去除率最大為90. 42% ;當(dāng)吸附后出水調(diào)整pH值繼續(xù)增大時(shí), COD去除率反而減小。因此選定吸附后出水調(diào)整pH值為9. 0。（中國石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院）

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