钻井固体废弃物无害化处理装置及处理方法

摘要

本发明涉及一种钻井固体废弃物无害化处理装置及处理方法，所述处理装置包括反应器和搅拌装置，所述搅拌装置的桨叶位于反应器内，所述桨叶为设有小孔的空心结构；所述桨叶的顶端连接有与桨叶连通的空心固定轴，空心固定轴通过通气管道连接曝气机；所述空心固定轴的上部设有进液阀门，通气管道与空心固定轴连接的一端设有进气阀门。本发明利用化学中和调质和生物曝气发酵方法综合处理油田钻井固体废弃物，根据钻井固体废弃物碱性强及有机物难降解的特点，首先利用化学方法进行碱中和，再利用添加微生物和天然有机质，进行固态曝气的方法对钻井固体废弃物进行处理，有效地降低了钻井固体废弃物中有机物和石油烃类污染物的含量，达到国家排放标准。

权利要求

1.一种钻井固体废弃物无害化处理方法，其特征在于：包括：将固体废弃物放置于反应器内，关闭进气阀门，打开进液阀门；

选用中等强度酸性物质磷酸和硫酸氢钾作为调质剂，将调质剂加入到空心固定轴，并加压使其从桨叶上的小孔中流出；

启动搅拌装置，桨叶转动，使固体废弃物和调质剂中和均匀，使中和均匀后的固体废弃物的pH值在8以内；

在反应器内加入自然土，关闭进液阀门，打开进气阀门，继续搅拌，并启动曝气机，使空气通过通气管道最终在桨叶上的小孔中喷出；

控制曝气机的启停，对固体废弃物进行交替曝气、厌氧处理，最终获得接近表面土的泥浆。

2.根据权利要求1所述的钻井固体废弃物无害化处理方法，其特征在于：所述自然土的加入量为废弃泥浆与岩屑重量的4-6％。

3.根据权利要求1所述的钻井固体废弃物无害化处理方法，其特征在于：所述自然土的组分按重量比为：腐殖酸70-80份，生物质5-10份，活性木炭3-5份，工业淀粉3-5份，菌群3-5份。

4.根据权利要求3所述的钻井固体废弃物无害化处理方法，其特征在于：所述生物质为小麦、水稻或玉米中的一种或几种的秸秆组成。

5.根据权利要求3所述的钻井固体废弃物无害化处理方法，其特征在于：所述菌群为由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。

说明书

钻井固体废弃物无害化处理装置及处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于废弃物处理领域，具体地说，涉及一种钻井固体废弃物无害化处理装置及处理方法。

背景技术

[0002] 随着我国石油工业的快速发展，为确保国家经济的稳定发展和对能源安全的需要，我国原油进口量和原油开采量逐年增加。在石油和天然气行业的开采和勘探的过程中，钻井液是保证钻井过程正常运转的必不可少的物质，它的主要作用是：冷却润滑钻头、平衡地下岩层的压力、方便带出钻屑、清洗井底、保护井壁和传递动力等。

[0003] 固体废弃物的排放量依钻井深度而定，每口井的排放量从几十吨到几百吨不等，我国每年产生的固体废弃物量在千万吨以上。钻井固体废弃物是一种含有岩屑、油、黏土、加重材料、泥浆处理剂(有机处理剂、无机处理剂、表面活性剂)、堵漏材料的多相稳定胶体体系，其主要污染物有烃类、盐类、各种有机聚合物、木质素磺酸盐、某些重金属(如钡、汞、铬、铜、铅、砷等)及重晶石中的杂质。由于钻井固体废弃物中含有的污染物组成成分在自然条件下不容易被生物降解，因此其对自然生态环境造成严重且长时间的影响和破坏。如果废弃钻井固体废弃物不加处理就长期存储或者填埋，这些有害物质会对土壤、地表水和地下水造成严重污染，并直接或者间接地对人体和动植物造成危害。

[0004] 国内外使用的钻井泥浆大致分为四类：水基钻井泥浆、油基钻井泥浆、气体钻井泥浆、合成基钻井泥浆。在中国，水基钻井泥浆的使用时间最长，使用范围也最大，在钻井泥浆行业占主导地位。

[0005] 目前国内外对钻井固体废弃物的处理方法主要有以下几种：直接排放法、脱水法、注入安全地层法、土地耕作法、固液分离法、闭合回路系统法、坑内密封法、干燥焚烧法、MTC转化技术、固化法以及土壤生物降解法。但是这些处理手段的效果都不能达到新的环保要求，而且处理过程中容易产生二次污染，增加了后期处理的工作量。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种钻井固体废弃物无害化处理装置及处理方法，本发明利用化学中和调质和生物曝气发酵方法综合处理油田钻井固体废弃物，根据钻井固体废弃物碱性强及有机物难降解的特点，首先利用化学方法进行碱中和，再利用添加微生物和天然有机质，进行固态曝气的方法对钻井固体废弃物进行深度处理，有效地降低了钻井固体废弃物中有机物和石油烃类污染物的含量，达到国家排放标准。

[0007] 根据本发明一实施例，提供了一种钻井固体废弃物无害化处理装置，该处理装置包括反应器和搅拌装置，所述搅拌装置的桨叶位于反应器内，所述桨叶为设有小孔的空心结构；所述桨叶的顶端连接有与桨叶连通的空心固定轴，空心固定轴通过通气管道连接曝气机；所述空心固定轴的上部设有进液阀门，通气管道与空心固定轴连接的一端设有进气阀门。

[0008] 在根据本发明实施例的处理装置中，所述反应器的底部设有出料口。

[0009] 在根据本发明实施例的处理装置中，所述出料口处设有控制出料口开、合的出料手柄。

[0010] 在根据本发明实施例的处理装置中，所述反应器的下方设有底架，反应器安装在底架上。

[0011] 在根据本发明实施例的处理装置中，所述桨叶的顶端通过旋转接头与空心固定轴连接。

[0012] 根据本发明一实施例，提供了一种钻井固体废弃物无害化处理方法，包括：

[0013] 将钻井固体废弃物放置于反应器内，关闭进气阀门，打开进液阀门；

[0014] 选用中等强度酸性物质磷酸和硫酸氢钾作为调质剂，将调质剂加入到空心固定轴，并加压使其从桨叶上的小孔中流出；

[0015] 启动搅拌装置，桨叶转动，使固体废弃物和调质剂中和均匀，使中和均匀后的固体废弃物的pH值在8以内；

[0016] 在反应器内加入自然土，关闭进液阀门，打开进气阀门，继续搅拌，并启动曝气机，使空气通过通气管道最终在桨叶上的小孔中喷出；

[0017] 控制曝气机的启停，对固体废弃物进行交替曝气、厌氧处理，最终获得接近表面土的泥浆。

[0018] 在根据本发明实施例的处理方法中，所述自然土的加入量为固体废弃物重量的4-6％。

[0019] 在根据本发明实施例的处理方法中，所述自然土的组分按重量比为：腐殖酸70-80份，生物质5-10份，活性木炭3-5份，工业淀粉3-5份，菌群3-5份。

[0020] 在根据本发明实施例的处理方法中，所述生物质为小麦、水稻或玉米中的一种或几种的秸秆组成。

[0021] 在根据本发明实施例的处理方法中，所述菌群为由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。

[0022] 本发明实施例提出的上述处理装置结构简单，占用空间小，且操作方便，可在钻井现场就地处理固体废弃物，然后直接排放，也可以集中堆放处理，用于回填土地。本发明实施例的上述处理方法，其所采用的土壤中和调节剂磷酸和硫酸氢钾是土壤友好型中和调节剂，成本低，易获得，可有效地中和固体废弃物的强碱性，不产生二次污染，同时又可以增加土壤中的磷和钾，增强其肥力，是良好的有机肥料，有助于微生物的生长，提高后续降解污染物的能力。本发明实施例的上述处理方法，其采用的自然土含有有机质高，生化能力强，有利于促进微生物的降解作用，且自然土的比表面大，其中的腐殖酸大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连接有羟基、羧基、羰基、甲氧基、酚基、酮基等官能团，具有良好离子交换和吸附作用，对固体废弃物中可能产生的重金属离子具有较强的吸附和抑制作用，可有效抑制重金属离子渗出。通过根据本发明实施例提出的上述处理装置和处理方法，处理后的固体废弃物的成分接近地表层土质，可以直接耕种并且达到了国家排放标准。

附图说明

[0023] 附图1为本发明一个实施例的结构示意图。

[0024] 附图2为本发明一个实施例的侧面结构示意图。

[0025] 图中，1、反应器，2、搅拌装置，3、桨叶，4、空心固定轴，5、通气管道，6、曝气机，7、进液阀门，8、进气阀门，9、出料口，10、出料手柄，11、底架，12、旋转接头。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。

[0027] 图1是根据本发明实施例的一种钻井固体废弃物处理装置的结构示意图，图2为图1所示钻井固体废弃物处理装置的侧面结构示意图。该处理装置包括反应器1和搅拌装置2，所述搅拌装置2的桨叶3位于反应器1内，所述桨叶3为设有小孔的空心结构；所述桨叶3的顶端连接有与桨叶3连通的空心固定轴4，空心固定轴4通过通气管道5连接曝气机6；所述空心固定轴4的上部设有进液阀门7，通气管道5与空心固定轴4连接的一端设有进气阀门8。

[0028] 由于处理后的固体废弃物需要从反应器中排出，因此，在本发明实施例上述处理装置中，所述反应器1的底部设有出料口9，上述处理装置处理好的固体废弃物通过该出料口9排出。

[0029] 在本发明实施例上述处理装置中，所述出料口9处设有控制出料口9开、合的出料手柄10。当固体废弃物处理好后，转动出料手柄10，打开出料口9，便可将处理好的固体废弃物倾出。

[0030] 在本发明实施例上述处理装置中，所述反应器1的下方设有底架11，反应器1安装在底架11上，使反应器与地面有一定的距离，便于将处理好的固体废弃物排出。

[0031] 由于在搅拌过程中，桨叶3是转动的，若桨叶3与空心固定轴4直接连接，当桨叶转动时，空心固定轴也会随着桨叶转动，但空心固定轴4通过通气管道5连接曝气机6，需要空心固定轴4不动。因此，在本发明实施例上述处理装置中，所述桨叶3的顶端通过旋转接头12与空心固定轴4连接。

[0032] 另一方面，本发明涉及一种钻井固体废弃物处理方法，包括：将废弃泥浆和岩屑放置于反应器内，关闭进气阀门，打开进液阀门；选用中等强度酸性物质磷酸和硫酸氢钾作为调质剂，将调质剂加入到空心固定轴，并加压使其从桨叶上的小孔中流出；启动搅拌装置，桨叶转动，使固体废弃物和调质剂中和均匀，使中和均匀后的固体废弃物的pH值在8以内；在反应器内加入自然土，关闭进液阀门，打开进气阀门，继续搅拌，并启动曝气机，使空气通过通气管道最终在桨叶上的小孔中喷出；控制曝气机的启停，对固体废弃物进行交替曝气、厌氧处理，使固体废弃物处于耗氧状态，固体废弃物中有机有害物质会在微生物作用下发生自然降解，最终获得接近表面土的泥浆。固体废弃物处理完成后，转动出料手柄，打开出料口，便可将处理好的固体废弃物倾出，此时的固体废弃物已经达到新的国家排放标准，可进行直接排放。

[0033] 在本发明实施例上述处理方法中，所述自然土为固体废弃物重量的5％。

[0034] 在本发明实施例上述处理方法中，所述自然土的组分按重量比为：腐殖酸81份，生物质7份，活性木炭4份，工业淀粉3份，菌群5份。

[0035] 在本发明实施例上述处理方法中，所述生物质为小麦、水稻和玉米秸秆组成。

[0036] 在本发明实施例上述处理方法中，所述菌群为由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。

[0037] 在某些实施例中，所述自然土为固体废弃物重量的4％，自然土的组分按照重量比为：腐殖酸80份，生物质8份，活性木炭3份，工业淀粉5份，菌群4份。

[0038] 在某些实施例中，所述自然土为固体废弃物重量的6％，自然土的组分按照重量比为：腐殖酸78份，生物质9份，活性木炭5份，工业淀粉4份，菌群4份。

[0039] 在某些实施例中，所述自然土为固体废弃物重量的4-6％。

[0040] 在某些实施例中，所述生物质为小麦、水稻或玉米中的一种或两种的秸秆组成。

[0041] 试验实例：取同等量的固体废弃物，采用本发明实施例中提供的处理方法与现有处理方法进行比较，处理完后用蒸馏水浸泡24小时。其比较结果如表1所示。

[0042] 表1

[0043]

[0044] 由上述表1可以看出，本发明实施例中提供的处理方法与现有方法相比，优于现有处理方法，且不产生二次污染。

[0045] 上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权力要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。