混凝在钻井污水处理中的应用现状及展望报告人：康佳丽指导老师：胡翔 博士报告内容
概述
混凝机理
水处理混凝剂的开发及发展
混凝在钻井污水处理中的应用现状
混凝处理钻井污水的问题
混凝处理钻井污水的展望
1,概述
1.1污水来源在石油和天然气勘探开发中，由于泥浆循环的渗漏，起下钻作业时泥浆的流失，柴油机冷却水，
清洗地面设备及钻井工具上的泥浆和油污的过程中产生大量的钻井污水。
1.2污染特性含有 COD、油、重金属、悬浮物、
氯化物、硫化物、酚等污染物。
如果不经处理直接进行排放，会对农田和周围水体造成污染，给环境带来很大的危害。
1.3处理方法
过去 — 一般采取就地挖坑蓄积
目前 — 物理法、化学法、物理 -化学法、生化法 。
化学混凝法以其工艺简单、灵活，
对悬浮物、胶体物质去除率高等优点已成为国内外钻井污水的首选方法。
2、混凝机理以胶体与悬浮物的结构、性质及
DLVO理论为基础的四种较为经典机理：压缩双电层机理,吸附电中和机理、吸附架桥机理及沉淀物网捕机理。
3,水处理混凝剂的开发及发展在目前广泛使用的污水处理剂中，
主要包含有混凝剂、絮凝剂、及复合类处理剂。还有处于试验开发阶段的微生物絮凝剂 。
3.1混凝剂
无机混凝剂简单盐和无机高分子化合物，其中以铝和铁的盐类主。
（ 1）聚硫酸铝，碱式硅酸硫酸铝
（ PAS）、聚硅酸硫酸铝（ PASS）、
聚硫氯化铝（ PACS）
（ 2）铁盐类无机高分子混凝剂合硫酸铁（ PFS）、聚合氯化铁，以及聚合氯化硫酸铁等
（ 3）聚硅酸聚合硅酸铝（ PASS）
聚硅氯化铝（ PASC）
聚硅硫酸铁（ PFSS）
聚硅酸铁铝（ PSFA）
人工合成阳离子型有机混凝剂、阴离子型有机混凝剂和非离子型有机混凝剂。
天然淀粉类、半乳甘露聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类及动物骨胶类等五大类。
有机混凝剂
3.2絮凝剂目前，广泛使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺及其衍生物，如水解聚丙烯酰胺 。
一般有机混凝剂
3.3复合类处理剂化学组成
无机复合处理剂
有机复合处理剂
无机有机复合处理剂
3.4微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能性蛋白质和机能性多糖类物质。
具有高效、无毒、无二次污染、
絮凝对象广泛、脱色效果独特等优点
4,混凝在钻井污水处理中的应用现状目前的主要处理方法：
3.1稀释处理法适用于高残渣污水的处理先稀释再加混凝剂
3.2分级混凝处理法
也是适用于高残渣污水的处理
第一次混凝加入的混凝剂和絮凝剂比第二次多，增大絮体体积和重量，
提高混凝效果 。 出水加 Ca(OH)2或
CaO调节 pH，再投加混凝剂。
3.3中和 -混凝处理法
适用于酸化污水的处理
先用石灰调节 pH,再投加适量的聚合氯化铝和水解聚丙烯酰胺，进行清水 -沉淀分离
3.4酸碱处理法
适用于高残渣污水的处理
处理方法是：先将高残渣污水的
pH值调节到 4.5以下，静置一段时间，进行清水 -沉淀物分离，
再向清水中加入石灰，调节 pH
至 7左右。
连西美等人针对川西北矿区白马 7
井钻井废水悬浮物和 COD含量高的污染特征，对其进行酸化中和预处理进行了可行性实验研究。实验证实，钻井废水酸化中和预处理后，
再进行混凝处理，较直接混凝处理的效果好，成本低，给进一步深度处理、达标排放创造了条件。
3,5二级絮凝处理法
通过沉淀、混凝及吸附作用，将污染物去除。
在污水中加入石灰和聚丙烯酰胺进行沉淀；在前面沉淀出来的清液中，
顺序加入聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺进行沉淀，溶液 pH控制在 6~7之间。
3.6电解凝聚浮选法
主要适用于钻井初期的钻井污水
投加 Al2(SO4)3混凝剂，水解后产生
Al(OH)3絮体，利用电解产生的气泡，以及阳极溶解下来的少量 Fe3+,Fe2+生成
Fe(OH)2和 Fe(OH)3絮体，使水中油微粒凝聚，吸附于气泡，上升到液体表面而除去，同时产生 Cl2溶于水后产生次氯酸，
它具有一定的氧化作用。
马文臣等人采用电絮凝技术对固液分离之后的聚磺体系钻井污水进行试验研究，经 75min处理后，
COD除去率达 94.3%，色度的去除率为 98.2%，主要水质指标可满足 GB8978— 1996一级排放标准要求（ COD≤100mg/L，色度
≤50倍）
3.7深度处理法 (复合处理法 )
近年来钻井工艺的改进，新的低固相、无固相钻井液的应用，使化学需氧量（ COD）或不可生化降解有机物的含量逐渐增加，给钻井污水的处理带来了很大的难度。
目前国内外污水深度处理一般采用活性炭吸附、化学氧化、生物氧化等处理技术。
对于钻井污水，由于流动性大、周期短，污水水质变化较大，朱权云等认为采用化学氧化比较合适，主要考虑的因素是处理成本及效率。化学氧化法常用的氧化剂有 O3、
NaClO,H2O2三种。
周厚安等用混凝 +催化氧化的方法对四川气田钻井污水进行了试验研究。
通过对经 O3、次氯酸钠、氧化镍、
H2O2及 Fenton试剂（ H2O2/Fe2+）
催化氧化后的出水水质进行分析比较，得 Fenton试剂（ H2O2/Fe2+）
不仅氧化能力强，污染程度低，钻井污水 COD的去除率高。
西南石油学院化工系的赵立农等应用三步法对川西北矿区的钻井污水进行了处理试验研究。经酸化中和、
混凝处理后的污水不能满足国家的排放标准，故选用活性炭吸附作为深度处理方法，去除污水中的有机质，降低 COD，使之达到排放标准 。
4、混凝处理钻井污水的问题
4.1现行混凝剂处理效力不高
无机凝聚剂硫酸铝,PAC和 PFS及有机絮凝剂 HPAM去除污水中粘土悬浮物、
油类和重金属离子等污染物效果较好，
但去除 COD和色度的能力较差，特别是对聚磺体系泥浆产生的污水,COD和色度去除率更低。
铝盐类混凝剂易受 Cl-等的干扰而使处理效果降低,PFS等铁盐混凝剂易引起腐蚀。
4.2处理方法单一化学混凝法去除可溶性有机物的能力非常有限，必须配套采用其它方法如活性炭吸附、催化氧化和生物氧化法等形成多元综合技术进行深度处理。
4.3造成二次污染。
钻井污水处理后的大量残渣未能进行无害化处理，弃置现场，污染环境。
5、混凝处理钻井污水的展望
5.1研制新型高效专用混凝剂具有絮凝能力强、沉降速度快、分层效果好、絮凝体体积小，且在碱性和中性条件下均有同等效果。
5.2开发新型高效处理工艺在优化化学混凝处理技术的同时可考虑微电解、催化氧化、高级氧化和微生物絮凝沉降法等新型水处理技术的联合，注重多元组合处理技术的开发，以寻找技术和经济上更为可行的环保达标处理工艺。
6、结论
混凝是钻井污水处理行之有效的处理方法，但是随着混凝处理过程一些问题的出现，还需要进行相关方面的研究，开发新型高效的混凝剂和工艺。
此外，在优化化学混凝处理技术的同时可考虑微电解、催化氧化、高级氧化和微生物絮凝沉降法等新型水处理技术的联合，注重多元组合处理技术的开发，以寻找技术和经济上更为可行的环保达标处理工艺。
概述
混凝机理
水处理混凝剂的开发及发展
混凝在钻井污水处理中的应用现状
混凝处理钻井污水的问题
混凝处理钻井污水的展望
1,概述
1.1污水来源在石油和天然气勘探开发中，由于泥浆循环的渗漏，起下钻作业时泥浆的流失，柴油机冷却水，
清洗地面设备及钻井工具上的泥浆和油污的过程中产生大量的钻井污水。
1.2污染特性含有 COD、油、重金属、悬浮物、
氯化物、硫化物、酚等污染物。
如果不经处理直接进行排放，会对农田和周围水体造成污染，给环境带来很大的危害。
1.3处理方法
过去 — 一般采取就地挖坑蓄积
目前 — 物理法、化学法、物理 -化学法、生化法 。
化学混凝法以其工艺简单、灵活，
对悬浮物、胶体物质去除率高等优点已成为国内外钻井污水的首选方法。
2、混凝机理以胶体与悬浮物的结构、性质及
DLVO理论为基础的四种较为经典机理：压缩双电层机理,吸附电中和机理、吸附架桥机理及沉淀物网捕机理。
3,水处理混凝剂的开发及发展在目前广泛使用的污水处理剂中，
主要包含有混凝剂、絮凝剂、及复合类处理剂。还有处于试验开发阶段的微生物絮凝剂 。
3.1混凝剂
无机混凝剂简单盐和无机高分子化合物，其中以铝和铁的盐类主。
（ 1）聚硫酸铝，碱式硅酸硫酸铝
（ PAS）、聚硅酸硫酸铝（ PASS）、
聚硫氯化铝（ PACS）
（ 2）铁盐类无机高分子混凝剂合硫酸铁（ PFS）、聚合氯化铁，以及聚合氯化硫酸铁等
（ 3）聚硅酸聚合硅酸铝（ PASS）
聚硅氯化铝（ PASC）
聚硅硫酸铁（ PFSS）
聚硅酸铁铝（ PSFA）
人工合成阳离子型有机混凝剂、阴离子型有机混凝剂和非离子型有机混凝剂。
天然淀粉类、半乳甘露聚糖类、纤维素衍生物类、微生物多糖类及动物骨胶类等五大类。
有机混凝剂
3.2絮凝剂目前，广泛使用的絮凝剂为聚丙烯酰胺及其衍生物，如水解聚丙烯酰胺 。
一般有机混凝剂
3.3复合类处理剂化学组成
无机复合处理剂
有机复合处理剂
无机有机复合处理剂
3.4微生物絮凝剂
微生物絮凝剂是一种无毒的生物高分子化合物，包括机能性蛋白质和机能性多糖类物质。
具有高效、无毒、无二次污染、
絮凝对象广泛、脱色效果独特等优点
4,混凝在钻井污水处理中的应用现状目前的主要处理方法：
3.1稀释处理法适用于高残渣污水的处理先稀释再加混凝剂
3.2分级混凝处理法
也是适用于高残渣污水的处理
第一次混凝加入的混凝剂和絮凝剂比第二次多，增大絮体体积和重量，
提高混凝效果 。 出水加 Ca(OH)2或
CaO调节 pH，再投加混凝剂。
3.3中和 -混凝处理法
适用于酸化污水的处理
先用石灰调节 pH,再投加适量的聚合氯化铝和水解聚丙烯酰胺，进行清水 -沉淀分离
3.4酸碱处理法
适用于高残渣污水的处理
处理方法是：先将高残渣污水的
pH值调节到 4.5以下，静置一段时间，进行清水 -沉淀物分离，
再向清水中加入石灰，调节 pH
至 7左右。
连西美等人针对川西北矿区白马 7
井钻井废水悬浮物和 COD含量高的污染特征，对其进行酸化中和预处理进行了可行性实验研究。实验证实，钻井废水酸化中和预处理后，
再进行混凝处理，较直接混凝处理的效果好，成本低，给进一步深度处理、达标排放创造了条件。
3,5二级絮凝处理法
通过沉淀、混凝及吸附作用，将污染物去除。
在污水中加入石灰和聚丙烯酰胺进行沉淀；在前面沉淀出来的清液中，
顺序加入聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺进行沉淀，溶液 pH控制在 6~7之间。
3.6电解凝聚浮选法
主要适用于钻井初期的钻井污水
投加 Al2(SO4)3混凝剂，水解后产生
Al(OH)3絮体，利用电解产生的气泡，以及阳极溶解下来的少量 Fe3+,Fe2+生成
Fe(OH)2和 Fe(OH)3絮体，使水中油微粒凝聚，吸附于气泡，上升到液体表面而除去，同时产生 Cl2溶于水后产生次氯酸，
它具有一定的氧化作用。
马文臣等人采用电絮凝技术对固液分离之后的聚磺体系钻井污水进行试验研究，经 75min处理后，
COD除去率达 94.3%，色度的去除率为 98.2%，主要水质指标可满足 GB8978— 1996一级排放标准要求（ COD≤100mg/L，色度
≤50倍）
3.7深度处理法 (复合处理法 )
近年来钻井工艺的改进，新的低固相、无固相钻井液的应用，使化学需氧量（ COD）或不可生化降解有机物的含量逐渐增加，给钻井污水的处理带来了很大的难度。
目前国内外污水深度处理一般采用活性炭吸附、化学氧化、生物氧化等处理技术。
对于钻井污水，由于流动性大、周期短，污水水质变化较大，朱权云等认为采用化学氧化比较合适，主要考虑的因素是处理成本及效率。化学氧化法常用的氧化剂有 O3、
NaClO,H2O2三种。
周厚安等用混凝 +催化氧化的方法对四川气田钻井污水进行了试验研究。
通过对经 O3、次氯酸钠、氧化镍、
H2O2及 Fenton试剂（ H2O2/Fe2+）
催化氧化后的出水水质进行分析比较，得 Fenton试剂（ H2O2/Fe2+）
不仅氧化能力强，污染程度低，钻井污水 COD的去除率高。
西南石油学院化工系的赵立农等应用三步法对川西北矿区的钻井污水进行了处理试验研究。经酸化中和、
混凝处理后的污水不能满足国家的排放标准，故选用活性炭吸附作为深度处理方法，去除污水中的有机质，降低 COD，使之达到排放标准 。
4、混凝处理钻井污水的问题
4.1现行混凝剂处理效力不高
无机凝聚剂硫酸铝,PAC和 PFS及有机絮凝剂 HPAM去除污水中粘土悬浮物、
油类和重金属离子等污染物效果较好，
但去除 COD和色度的能力较差，特别是对聚磺体系泥浆产生的污水,COD和色度去除率更低。
铝盐类混凝剂易受 Cl-等的干扰而使处理效果降低,PFS等铁盐混凝剂易引起腐蚀。
4.2处理方法单一化学混凝法去除可溶性有机物的能力非常有限，必须配套采用其它方法如活性炭吸附、催化氧化和生物氧化法等形成多元综合技术进行深度处理。
4.3造成二次污染。
钻井污水处理后的大量残渣未能进行无害化处理，弃置现场，污染环境。
5、混凝处理钻井污水的展望
5.1研制新型高效专用混凝剂具有絮凝能力强、沉降速度快、分层效果好、絮凝体体积小，且在碱性和中性条件下均有同等效果。
5.2开发新型高效处理工艺在优化化学混凝处理技术的同时可考虑微电解、催化氧化、高级氧化和微生物絮凝沉降法等新型水处理技术的联合，注重多元组合处理技术的开发，以寻找技术和经济上更为可行的环保达标处理工艺。
6、结论
混凝是钻井污水处理行之有效的处理方法，但是随着混凝处理过程一些问题的出现，还需要进行相关方面的研究，开发新型高效的混凝剂和工艺。
此外，在优化化学混凝处理技术的同时可考虑微电解、催化氧化、高级氧化和微生物絮凝沉降法等新型水处理技术的联合，注重多元组合处理技术的开发，以寻找技术和经济上更为可行的环保达标处理工艺。
