钻井泥浆废水混凝处理实验分析.doc

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1、钻井泥浆废水混凝处理实验分析［摘要］以天津某钻井作业场地泥浆废水为研究对象，研究了不同混凝剂（FeSO4、PAC、PFS）、混凝剂投加量、初始pH，助凝剂PAM的投加对混凝处理后上清液浊度、TOC和泥浆沉降比的影响，优化确定了混凝处理的最佳工艺参数。结果表明，PAC对泥浆废水混凝处理的效果优于FeSO4和PFS，当PAC投加量为200mg/L，废水初始pH为10.0时，混凝处理静置30min后，上清液浊度可降至38.3NTU，TOC去除率可达91.5%，处理药剂成本约为0.52元/t，具有较好的应用可行性。此外，虽然PAM的投加能够降低泥浆沉降比，但会造

2、成上清液浊度升高。［关键词］钻井废水；混凝处理；聚合氯化铝；浊度；总有机碳钻井工程中所产生的大量泥浆废水具有污染负荷高、成分复杂等特点，主要包括悬浮物、黏土、无机盐、以及钻井过程中所使用的添加剂等。泥浆废水组成的复杂程度随着钻井深度的增加而增加，相应的泥浆水处理难度也越来越大〔1-3〕。泥浆废水含水率约为30%~90%，pH偏碱性，若不经处理直接排放会对周围生态环境造成严重污染〔4〕。在工程现场，钻井泥浆废水通常被排入贮水池中，经较长时间的重力沉降固液分离后，上清液进行外排，这一处理方法存在占地面积大、泥水分离效果差、处理时间长等缺点。因此，如何快速有效

3、地将泥浆废水进行固液分离是其处理的关键，分离所得上清液可回用于钻井工程中，减少水资源消耗，而沉淀泥浆在固结处理后可用于烧砖等行业〔5〕。本研究以天津某钻井作业场地泥浆废水作为研究对象，探讨了不同混凝剂、初始pH和助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）对其固液分离的影响，并采用上清液浊度、总有机碳（TOC）、以及泥浆沉降比对比分析固液分离效果，以期为泥浆废水的混凝处理工程实践提供数据支持。1材料与方法5学海无涯1.1试剂与仪器。试剂：氢氧化钠、七水合硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）、盐酸均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司；PAM（阳离子型、相对分子质量约为900

4、万）、聚合氯化铝（PAC）（Al2O3有效质量分数为28%）、聚合硫酸铁（PFS）（质量分数为10%）均为工业品，由无锡绿达环保工程有限公司提供。仪器：CM-02SS型台式浊度仪，北京双晖京承电子产品有限公司；pH计，梅特勒-托利多仪器有限公司；multiN/C3100TOC型总有机碳/总氮分析仪，德国耶拿分析仪器股份公司。1.2混凝条件优化实验。泥浆废水采集于天津某钻井作业场地，水质偏碱性，pH约为10.0，含泥量较高，自由沉降30min后，上清液浊度为100.1NTU，TOC为48.2mg/L。采用FeSO4、PAC、PFS作为混凝剂，分别考察了混凝

5、剂投加量、初始pH和助凝剂PAM对泥浆废水上清液浊度和TOC的去除效果，以及泥浆沉降比的影响，从而优化确定了混凝工艺的最佳运行参数。1.2.1不同混凝剂及其投加量对混凝效果的影响取150mL泥浆废水于若干烧杯中，分别投加25、50、100、200、400mg/L的FeSO4、PAC、PFS，快速搅拌3min，静置30min，固液分离后测定上清液浊度和TOC，同时记录泥浆沉降比。1.2.2初始pH对混凝效果的影响取150mL泥浆废水于若干烧杯中，使用浓度为1.0mol/L的盐酸溶液和1.0mol/L的氢氧化钠溶液调节泥浆废水pH分别为6.0、8.0、9.0

6、、10.0、11.0，加入200mg/L混凝剂，快速搅拌3min，静置30min，固液分离后测定上清液浊度和TOC，同时记录泥浆沉降比。1.2.3PAM对混凝效果的影响取150mL泥浆废水于若干烧杯中，加入200mg/L混凝剂，再分别投加5、10、15、20、30mg/L的PAM，快速搅拌3min，静置30min，固液分离后测定上清液浊度和TOC，同时记录泥浆沉降比。2结果与讨论5学海无涯2.1不同混凝剂及其投加量对混凝效果的影响。考察不同混凝剂及其投加量对泥浆废水混凝效果的影响，结果见图1。由图1（a）可知，随着混凝剂投加量的逐渐增大，上清液浊度呈现逐

7、渐下降的趋势（FeSO4除外），且FeSO4和PAC对上清液浊度的去除效果总体优于PFS。当混凝剂投加量为200mg/L时，FeSO4、PAC混凝处理上清液浊度分别为37.9、38.3NTU，而当混凝剂投加量增大至400mg/L时，除PFS对上清液浊度去除有所改善外，FeSO4作为混凝剂时的上清液浊度出现反弹。相比之下，当PAC作为混凝剂，投加量分别为200、400mg/L时，上清液浊度相对稳定，可维持在40NTU以下。由图1（b）可知，混凝处理对泥浆废水TOC同样具有较好的去除效果。上清液TOC去除率随着混凝剂投加量的增大而总体呈现出升高趋势，与FeS

8、O4和PFS相比，PAC对上清液TOC去除效果最好，PAC投加量为100~400