固化处理技术
固化处理是将泥浆排入防渗土池,投加固化剂后搅拌并静置,将重金属、有机物等污染物包覆在固化体中实现污染物与环境的隔离,避免其对土壤、水体和生态环境产生影响。
产生的固化体可以就地填埋,或用作基建材料。常用的固化剂有水泥、石灰、粉煤灰、石膏等。固化处理技术成本低、操作简便、技术成熟,对高含水量泥浆可结合固液分离以取得最佳固化效果。有大量的研究围绕固化剂筛选及工艺优化展开。
比如,采用水泥和粉煤灰固化处理废弃泥浆,该固化剂能形成网状结构封存污染物,吸收有机物及重金属,大大降低了废弃泥浆的COD值,减少了重金属迁移扩散。
或通过用16%水泥+2%生石灰+8%粉煤灰+1%氯化钙+5%石膏固化处理泥浆,固结体浸出液污染浓度符合标准。废弃钻井泥浆形成的固化体还可以尝试用作建筑材料或制砖。
总的来说,水泥、石膏,粉煤灰作为固化主剂,其效果很好,是固结体形成的关键,石灰多作为固化添加剂, 可以进一步增加固结效果、降低污染物的浸出。但是在固化过程中水泥的使用量较大,导致成本增加,在实践中还需探索一种更加经济的固化方法。
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化学强化固液分离技术
化学强化固液分离法是通过在废弃泥浆中投加破胶剂、絮凝剂等,使其发生化学反应, 进而改变废弃泥浆性质,破坏其稳定的胶体体系,使得其中微小颗粒和悬浮物形成较大的絮体,再通过机械离心、过滤等方式使固液两相分离,并对两相分别处理。
该方法操作简单,能够很大程度上减小废弃泥浆体积,降低固相泥饼的含水率,但是选择高效的絮凝剂和处理条件是关键所在。
微生物处理法
微生物处理是利用其个体小、繁殖快、比表面积大、对环境的适应能力强等特点,通过微生物的代谢使泥浆中的污染物降解并矿化,从而实现无害化处理钻井废弃泥浆的方法。
然而,生物处理法虽然对环境友好,但是其处理效率较低,降解所需时间较长,而且相关菌种的筛选、培养、驯化较为困难,使得该方法的应用受到了一定的限制,抑制了这种方法的发展。
回注法
回注法是指经固液分离,将固相物质进行研磨、筛选和造浆,使其粒度和浆体流变性能满足回注要求,再利用水力压裂的方式通过套管环空或专用回注井注入到可储存浆体的深部地层内。
回注法的应用限制较多,受当地地质状况影响较大,要求注入地层深度超过600m,不是所有地区都能采用;且废弃物注入地层后,若油气田继续实施开采,地层的孔隙度和压力会受到破坏,注入地层中的废弃物可能会返回到地面,从而造成二次污染。
此外,回注法对地面设备要求较高,系统相对复杂、成本昂贵,因此在我国废弃钻井泥浆的处理处置中并未大范围采用。
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干燥焚烧处理技术
干燥焚烧法即利用焚烧炉、回转窑或其他高温处理装置,通过高温分解与深度氧化对钻井废弃泥浆中的污染物进行破坏,对难以高温破坏的污染物进行稳定和包裹,从而实现废物的无害化与资源化。
干燥焚烧缺点主要在于其建设成本高、燃烧过程中易产生难以处理的有毒废气和粉尘,会对环境造成二次污染。
因此,干燥焚烧设备需要进行特殊化改造,无形中增大了处理成本,在推广使用中受到一定的限制。
MTC 转化技术
MTC(Mud To Cement)技术,全称为泥浆转化为固井水泥浆技术。
对于具有降滤失性和悬浮性的废弃钻井液,该技术通过掺杂高炉矿渣、激活剂等,缩短稠化过渡时间和胶凝强度过渡时间,然后将其转变为固井用水泥。其优势在于,可以对钻井废弃泥浆加以回收利用,减少了固井水泥的使用量。
但这种方法适用的范围很窄,能够参与转化的废弃 钻井泥浆的量很少,一般仅几十立方米,不能从根本上解决废弃钻井泥浆无害化处理的问题,并且对于不同种类的钻井泥浆体系,需要根据其性质预先筛选配方,操作施工比较繁琐,也加大了应用难度。
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不落地处理技术
不落地处理技术即采用撬装式可移动的处理设施,直接将井口分离出的钻井废弃物进行连续的在线处理,即不需要在废物池中堆存后再进行处理。该技术能够实现物理化学处理方法与智能机械设备的有机结合,可以有效分离普通钻井废弃物,减少钻井废弃物的 占地面积。
但是该技术在随后的集中处理中会增加交通运输的成本,运输过程中可能还会对当地土壤和空气环,境造成二次污染。