申请日2015.05.05
公开(公告)日2015.07.15
IPC分类号C02F9/04; C02F1/40; C02F1/66; C02F1/28; C02F1/52; C02F1/72; C02F1/38
摘要
本发明公开了一种钻井污水处理工艺及设备，将钻井污水处理达到国家污水综合排放一级标准。钻井污水处理工艺，先将钻井污水进行除油;然后加入酸或碱调节pH值至6～9;再加入混凝剂并离心沉降，离心沉降产生的渣液分别通过排污管排出;再进行沉淀分离和过滤，最后对过滤后的钻井污水进行检测，达标的通过净水排出口外排或回用，未达标的经过充分氧化、吸附之后再外排。钻井污水处理设备，通过水力喷射装置加酸或碱，通过管式混合器进行搅拌混合，通过旋流分离器进行离心沉降，通过斜管沉淀池进行沉淀。本发明实现了对钻井污水的连续处理，保证了加药、混合、沉淀、出清水、排渣液同时进行，节约了处理时间，提高了处理效率。
权利要求书
1.钻井污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、通过除油装置对钻井污水进行除油;
B、测试钻井污水的pH值，根据钻井污水的pH值加入酸或碱并混合，调节钻井污水的 PH值至6～9;
C、向钻井污水中加入混凝剂并离心沉降，离心沉降产生的渣液通过排污管排出;
D、钻井污水进入沉淀池进行沉淀，沉淀池产生的渣液通过排污管排出;
E、钻井污水从沉淀池进入过滤池进行过滤;
F、对过滤后的钻井污水进行检测，达标的直接外排，未达标的经过充分氧化、吸附之后 再外排。
2.如权利要求1所述的钻井污水处理工艺，其特征在于：所述B步骤中，通过水力喷射 装置向钻井污水中加入酸或碱。
3.如权利要求1所述的钻井污水处理工艺，其特征在于：所述B步骤中，通过管式混合 器进行混合，所述管式混合器包括串联连接的1#管式混合器和2#管式混合器。
4.如权利要求1所述的钻井污水处理工艺，其特征在于：所述步骤C中，离心沉降使用 的装置为旋流分离器，所述旋流分离器至少为两个，并且钻井污水经过任一旋流分离器时加 入混凝剂，加入混凝剂的同时吸入空气。
5.如权利要求1所述的钻井污水处理工艺，其特征在于：所述D步骤中，沉淀池为斜管 沉淀池，所述斜管沉淀池包括连通的1#斜管沉淀池和2#斜管沉淀池，2#斜管沉淀池出水口设 置三角堰，钻井污水先流入1#斜管沉淀池，再流入2#斜管沉淀池，所述1#斜管沉淀池为同 向流沉淀池，2#斜管沉淀池为逆向流沉淀池。
6.如权利要求1所述的钻井污水处理工艺，其特征在于：所述F步骤中，未达标的钻井 污水顺次经过催化氧化反应器、吸附装置后再外排。
7.钻井污水处理设备，其特征在于：包括污水罐、除油装置、水力喷射装置、混合装置、 离心沉降装置、沉淀池、过滤池和废渣池，所述污水罐和除油装置相连，除油装置和水力喷 射装置相连，水力喷射装置与混合装置相连，混合装置与离心沉降装置相连，离心沉降装置 的出水端连接至沉淀池，沉淀池的出水端设置三角堰并连接至过滤池，离心沉降装置和沉淀 池的渣液出口分别通过排污管连接至废渣池。
8.如权利要求7所述的钻井污水处理设备，其特征在于：所述除油装置、水力喷射装置、 混合装置、离心沉降装置、沉淀池和过滤池均采用整体撬装式结构。
9.如权利要求7所述的钻井污水处理设备，其特征在于：
所述混合装置为管式混合器，所述管式混合器包括串联连接的1#管式混合器和2#管式混 合器;
所述离心沉降装置为旋流分离器，旋流分离器包括串联连接的1#旋流分离器、2#旋流分 离器、3#旋流分离器和4#旋流分离器，1#旋流分离器和3#旋流分离器上分别设置加药口，1# 旋流分离器、2#旋流分离器、3#旋流分离器和4#旋流分离器的渣液出口分别通过排污管连接 至废渣池;
所述沉淀池为斜管沉淀池，斜管沉淀池包括连通的1#斜管沉淀池和2#斜管沉淀池，三角 堰设置于2#斜管沉淀池的出水口，1#斜管沉淀池为同向流沉淀池，2#斜管沉淀池为逆向流沉 淀池，1#斜管沉淀池和2#斜管沉淀池的的渣液出口分别通过排污管连接至废渣池。
10.如权利要求7所述的钻井污水处理设备，其特征在于：所述钻井污水处理工艺的设 备还包括检测装置、催化氧化反应器和吸附装置，所述检测装置设置于过滤池的下游侧，检 测装置与催化氧化反应器相连，催化氧化反应器与吸附装置相连，吸附装置的出口为净排出 口，催化氧化反应器还与臭氧发生器相连。
说明书
钻井污水处理工艺及设备
技术领域
本发明涉及一种钻井污水的处理工艺以及处理设备。
背景技术
在钻井过程中，钻井液泄漏、钻井岩屑、完钻后遗留的报废钻井液、设备冲洗、冷却和 润滑设备以及突发事故等产生的大量钻井污水。钻井污水化学成分复杂，化学脱稳比一般污 水难度大，是一种胶体的稳定体系，且组成随油田地层不同、钻井液成分不同而有较大差别， 理化性能也有较大差别。钻井污水中含有油类物质、粘土、有机处理剂和无机盐等，钻井污 水还有污染物含量高的特点，一般悬浮物达3000mg/L以上，石油类物质为100～1000mg/L。
钻井污水中含有大量的有毒有害废弃物，如不能有效处理，长期堆积经雨水淋滤渗入地 下，将对其周边的土壤、植被、地表水和地下水造成严重污染，尤其是其中的重金属及其化 合物，可以长期积累于水环境或生物中，给人类活带来潜在的危害。特别是在钻井和压裂各 个工序中产生的钻井(压裂返排)污水，具有色度高、悬浮物浓度高、化学成份复杂的特点， 若不加以有效处理，将会对环境造成严重的污染，对钻井生产产生巨大的压力。
目前钻井队处理钻井(压裂返排)污水的基本做法是：
1)、修建污水池收集钻井污水、压裂返排污水，沉降污水中的泥砂等固相和杂质。
2)、将污水进行絮凝、脱色等化学预处理。
化学预处理后的钻井污水既不能达标排放，也不能满足生产回用的要求，因此预处理后 的钻井污水一般需进行回注处理，这将使钻井成本和环境污染的潜在危险攀升。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种钻井污水处理工艺，将钻井污水处理达到 国家污水综合排放标准GB8978-96一级标准。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：钻井污水处理工艺，包括以下步骤：
A、通过除油装置对钻井污水进行除油;
B、测试钻井污水的pH值，根据钻井污水的pH值加入酸或碱并混合，调节钻井污水的 pH值至6～9;
C、向钻井污水中加入混凝剂并离心沉降，离心沉降产生的渣液通过排污管排出;
D、钻井污水进入沉淀池进行沉淀，沉淀池产生的渣液通过排污管排出;
E、钻井污水从沉淀池进入过滤池进行过滤;
F、对过滤后的钻井污水进行检测，达标的直接外排，未达标的经过充分氧化、吸附之后 再外排。
进一步的是，所述B步骤中，通过水力喷射装置向钻井污水中加入酸或碱。
采用水力喷射吸入酸或碱实现了自动加药，可使酸或碱与钻井污水保持于相对稳定的混 合比例，确保后续步骤的充分进行。在加入酸或碱时，根据钻井污水的pH值和流入量，调 整添加酸或碱的阀门，通过加药泵自动或者手动加酸液或者碱液对钻井污水进行中和。
进一步的是，所述B步骤中，通过管式混合器进行混合，所述管式混合器包括串联连接 的1#管式混合器和2#管式混合器。
采用管式混合器对钻井污水进行混合，第一不需要另设动力设备，减少了电动机和搅拌 器;第二提高了混合效果，管式混合器可进行全流体的混合，不存在搅动死角，实现了充分 搅拌混合;第三管式混合器混合时间短，只需要几秒钟，混合效率高，而且避免了因搅拌时 间过长造成絮凝体(俗称矾花)破碎，导致后续沉淀效果差和沉淀时间增加的问题。
进一步的是，所述步骤C中，离心沉降使用的装置为旋流分离器，所述旋流分离器至少 为两个，并且钻井污水经过任一旋流分离器时加入混凝剂，加入混凝剂的同时吸入空气。
旋流分离器一方面起到进一步混合的作用，另一方面，利用离心力的作用，使完全反应 后形成的油悬浮物-水-污泥(固体颗粒、絮凝体等)三相初步分离，污泥逐渐沉淀下来并通 过排污管排出。
加入混凝剂的同时吸入空气，钻井污水与空气在旋流分离器中混合产生气浮，气浮形成 的许多微小气泡从旋流分离器的顶端溢出，带走钻井污水和添加药剂组成混合液中比重轻的 油及许多微小悬浮物。
更进一步的是，所述旋流分离器包括顺次串联连接的1#旋流分离器、2#旋流分离器、3# 旋流分离器和4#旋流分离器，钻井污水进入1#旋流分离器时加入混凝剂，钻井污水进入3# 旋流分离器时加入高分子处理剂。
进一步的是，所述D步骤中，沉淀池为斜管沉淀池，所述斜管沉淀池包括连通的1#斜管 沉淀池和2#斜管沉淀池，2#斜管沉淀池出水口设置三角堰，钻井污水先流入1#斜管沉淀池， 再流入2#斜管沉淀池，所述1#斜管沉淀池为同向流沉淀池，2#斜管沉淀池为逆向流沉淀池。
从最后一级旋流分离器流出的钻井污水流入斜管沉淀池进行沉淀，由于采用了斜管沉淀， 水力条件得到改善，油粒分离粒径减小，从而显著提高了处理效果。钻井污水先流入1#斜管 沉淀池，初步净化后的钻井污水再流入2#斜管沉淀池。
1#斜管沉淀池为同向流(污泥沉淀方向与水流方向相同)沉淀池，进一步对钻井污水进 行三相分离，主要使比重轻的油和悬浮物聚集在液面并从钻井污水中分离出来，而污泥因斜 板作用沉淀在斜管沉淀池的底部。2#斜管沉淀池为逆向流(污泥沉淀方向与水流方向相反) 沉淀池。2#斜管沉淀池的面积大于1#斜管沉淀池的面积，钻井污水流入2#斜管沉淀池流速减 慢，可提高分离效果，使钻井污水的处理进一步彻底化。
进一步的是，所述E步骤中，过滤池中充填煤渣。
进一步的是，所述F步骤中，未达标的钻井污水顺次经过催化氧化反应器、吸附装置后 再外排。
经过过滤后的钻井污水通过检测装置进行检测，达到国家综合污水排放一级标准的可直 接外排或者进行回用;未达到国家综合污水排放一级标准的，根据该检测结果调节臭氧发生 器，进行催化氧化，再经过吸附装置吸附就可以完成处理直接外排或者进行回用。具体地， 所述吸附装置内的吸附剂为活性炭。
此外，还可以在吸附装置之后设置检测装置，对经过氧化、吸附之后的钻井污水进行检 测，达到国家综合污水排放一级标准的直接外排或者进行回用，不满足国家综合污水排放一 级标准的钻井污水返回至催化氧化反应器，再次进行氧化、吸附。由于臭氧发生器是根据钻 井污水经过过滤池之后的检测结果设定的，所以吸附装置之后设置的检测装置主要为验证性 检测。
本发明还提供一种钻井污水处理设备，包括污水罐、除油装置、水力喷射装置、混合装 置、离心沉降装置、沉淀池、过滤池和废渣池，所述污水罐和除油装置相连，除油装置和水 力喷射装置相连，水力喷射装置与混合装置相连，混合装置与离心沉降装置相连，离心沉降 装置的出水端连接至沉淀池，沉淀池的出水端设置三角堰并连接至过滤池，离心沉降装置和 沉淀池的渣液出口分别通过排污管连接至废渣池。
进一步的是，所述除油装置、水力喷射装置、混合装置、离心沉降装置、沉淀池和过滤 池均采用整体撬装式结构，以便于井队搬家安装。
进一步的是，所述混合装置为管式混合器，所述管式混合器包括串联连接的1#管式混合 器和2#管式混合器。
所述离心沉降装置为旋流分离器，旋流分离器包括串联连接的1#旋流分离器、2#旋流分 离器、3#旋流分离器和4#旋流分离器，1#旋流分离器和3#旋流分离器上分别设置加药口，1# 旋流分离器、2#旋流分离器、3#旋流分离器和4#旋流分离器的渣液出口分别通过排污管连接 至废渣池。
所述沉淀池为斜管沉淀池，斜管沉淀池包括连通的1#斜管沉淀池和2#斜管沉淀池，三角 堰设置于2#斜管沉淀池的出水口，1#斜管沉淀池为同向流沉淀池，2#斜管沉淀池为逆向流沉 淀池，1#斜管沉淀池和2#斜管沉淀池的的渣液出口分别通过排污管连接至废渣池。
所述过滤池内充填煤渣。
进一步的是，所述钻井污水处理工艺的设备还包括检测装置、催化氧化反应器和吸附装 置，所述检测装置设置于过滤池的下游侧，检测装置与催化氧化反应器相连，催化氧化反应 器与吸附装置相连，吸附装置的出口为净排出口，催化氧化反应器还与臭氧发生器相连。
所述吸附装置内的吸附剂为活性炭。
本发明的有益效果是：
1、实现了对钻井污水的连续处理，保证了加药、混合、沉淀、出清水、排渣液同时进行， 节约了处理时间。
2、采用旋流分离器以及斜管沉淀池加速了三相分离，使处理后净水与排出渣液的比例提 高;另一方面使污泥沉淀时间大大缩短，从而缩短了每立方米钻井污水的处理时间，提高了 处理能力，提高了处理效率。
3、钻井污水处理设备可对比重轻的油等悬浮物进行处理，可解决悬浮物、清水、渣液集 中于一罐中不易分离，尤其是悬浮物不易分离的问题。
4、钻井污水处理设备通过污水泵将污水罐的钻井污水的送入，加入酸或碱液搅拌混合采 用管式混合器，无需了电动机和搅拌器等动力设备。
5、钻井污水处理设备采用整体撬装式结构，便于井队搬家安装。