油田钻井废水的综合化学乳化、超声离心及氧化絮凝处理方法

《Desalination and Water Treatment》：Integrated chemical-emulsification, ultrasonic-centrifugal, and oxidation-flocculation treatment of oilfield drilling wastewater

本研究提出了一种结合化学乳化、超声离心分离和氧化絮凝的创新工艺，用于高效处理含油钻井废水。实验室及现场试验表明，该工艺在油去除率（RE）达95.33%-95.61%的同时实现80.24%-85.08%的原油回收率，处理水透光率（LT）超过95%，满足DB61/T 1248-2019再生水标准，并成功制备出符合要求的压裂返排液。经济分析显示，该方法较传统工艺成本降低1.42美元/立方米。

　　在现代工业进程中，石油和天然气开采是能源供应的重要手段，但这一过程也伴随着大量钻井废水的产生。这些废水通常含有石油烃、钻屑、有机聚合物和重金属等复杂成分，其处理难度较大，若未经过有效处理直接排放，将对生态环境造成严重威胁。为了解决这一问题，研究人员不断探索高效、经济且环保的废水处理技术，以实现废水的回收利用和污染物的有效去除。本文介绍了一种新的综合处理技术，结合了化学破乳、超声波处理和离心分离，以应对钻井废水的高污染负荷和复杂成分。通过实验室和现场实验的验证，该技术在去除效率和油回收率方面表现优异，达到89.96%和80.24%，处理后的水质也符合DB61/T 1248-2019标准，展现出良好的应用前景。

钻井废水的处理不仅关乎环境保护，还直接影响能源资源的可持续利用。传统处理技术如絮凝沉淀、氧化和电化学方法，往往无法实现资源回收或实时监测，这使得其在实际应用中存在局限性。因此，开发一种能够同时实现污染物去除与资源回收的综合处理方案显得尤为重要。本文提出的方法在实验室和现场实验中均表现出良好的处理效果，能够有效降低处理成本，同时满足废水再利用的水质标准。这不仅为石油和天然气行业的废水处理提供了新的思路，也为其他类似工业废水处理技术的开发提供了参考。

在实验室实验中，研究团队通过调整多个关键参数，如加热温度、pH值、破乳剂种类和用量、搅拌速度和时间、超声波频率和功率、絮凝剂种类和用量、离心速度和时间等，优化了处理效果。结果显示，最佳处理条件为加热温度50℃、pH值5、AR-2破乳剂用量25mg/L、破乳搅拌速度200rpm、破乳时间40分钟、超声波频率25kHz、超声波功率30W、超声波时间25分钟、CPAM用量35mg/L（分子量1200万）、絮凝搅拌速度180rpm、絮凝时间15分钟、离心速度2800rpm、离心时间20分钟。在这些条件下，处理效率和油回收率均达到较高水平，表明该技术具有良好的可行性。

现场试验进一步验证了该技术的实用性。在五个不同气田的井口进行试点测试，处理后的水体达到了可重复使用的标准，各项水质参数均符合DB61/T 1248-2019的要求。此外，现场处理的废水回收率和油回收率也表现优异，表明该技术不仅适用于实验室环境，也能够在实际操作中发挥重要作用。同时，该方法还实现了钻井废水的资源化利用，例如将回收的油作为燃料使用，以及将处理后的水用于压裂液的制备，这有助于减少对新鲜水资源的依赖，提高资源利用率。

在处理过程中，还对处理后的中间水和污泥进行了详细分析。中间水经过进一步处理后，其浊度、总矿化度、悬浮物含量等指标均符合再利用标准，这表明该技术在多个环节都具备良好的处理效果。而污泥则被视为危险废物，需要妥善处理，以避免二次污染。通过对污泥的成分分析，发现大部分重金属在处理过程中转移到了污泥中，这表明该技术在污染物去除方面具有较高的效率，同时也能有效分离出油相，实现资源回收。

此外，该技术还通过扫描电子显微镜（SEM）分析了处理过程中的微观变化。SEM图像显示，未处理的废水呈现连续相，结构紧密，表明其稳定的乳化状态。而在添加破乳剂和超声波处理后，废水的微观结构发生了显著变化，形成多孔结构并出现大量小球形颗粒，这些颗粒可以通过后续的絮凝和离心处理进一步去除。这一发现不仅有助于理解处理机制，也为优化处理参数提供了理论依据。

从经济角度分析，该处理技术相比传统方法具有显著优势。在实验室和现场测试中，处理成本降低了约1.42美元/立方米，这表明该方法在经济性方面表现良好。降低成本的同时，也保证了处理效果，这对企业来说具有重要的现实意义，尤其是在资源紧张的地区，能够有效缓解水资源压力，提高经济效益。

综上所述，本文提出的一种结合化学破乳、超声波处理和离心分离的综合处理技术，在处理效率、油回收率和经济性方面均表现出良好的性能。该技术不仅能够有效去除钻井废水中的污染物，还能实现资源回收，符合当前环保和可持续发展的趋势。未来，该技术有望在更多钻井废水处理场景中得到应用，为石油和天然气行业提供更加环保、经济的废水处理方案。