CN116283104A - 一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，包括如下步骤：将水基泥浆与药剂A混合后再与药剂B混合，混合后进行反应1‑3小时，将建筑垃圾进行初步破碎，合格后将破碎后的建筑垃圾颗粒同处理和反应后的水基泥浆混合，添加激发剂和固化剂，注入模具并养护后进行脱模、干燥后投入使用，本发明将油气开采过程中产生的衍生水基泥浆和建筑垃圾难处理的固废进行协同处理，制备得到可再利用的砖类、防波堤材料等，进行了资源化再利用，且处理效率有较大提高。

Description

一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法
本申请是名为《一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2021年04月29日，申请号为202110477265.0。
技术领域
本发明涉及固废处理技术领域，特别是涉及一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法。
背景技术
水基泥浆为油气田开采过程中，伴随钻井过程中使用水基钻井液产生的混有大量钻屑的固体废物，是由一种水、絮凝剂、包被剂、抑制剂、润滑剂、防塌剂、流型调节剂、油保料等高分子聚合物与钻井岩屑的混合物，其含油(<5％)、含水(10～20％)、含固(50～70％)。油气开采衍生水基泥浆指以水为连续相(可以是淡水、海水、硬水、软水等)的泥浆。其固相有粘土(包括所钻地层进入的能水化的粘土和页岩，这些固相受化学处理后可以控制洗井液的性能)和惰性固相颗粒(如惰性的钻屑，石灰岩、白云岩、砂岩、加重剂)，由于其高含水量、高有机质含量等特点，直接排放会造成极大的浪费，而简单的处理，难以彻底去除其中钻井岩屑等物质，并且容易造成对环境的污染。
依据国家相关政策归类为一般工业固体废弃物，因此现多以焚烧、填埋为主要处理手段，上述类型手段存在易造成二次污染、成本居高不下等缺点，建筑垃圾最终处置以回填为主，通常城市没有专门的建筑垃圾填埋场或已有垃圾场库存压力较大。一般建筑垃圾未经任何处理，采用露天堆放或填埋的方式进行处理，这种简易堆填耗用大量的土地资源，有极大的安全风险；油气开采衍生水基泥浆与建筑垃圾可互为粗、细骨料形成工程块体，但其各自的特性及现有技术手段使其难以共同利用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，以克服背景技术中的油气开采衍生水基泥浆由于其高含水量、高有机质含量，直接排放会造成极大的浪费，而简单的处理，难以彻底去除其中钻井岩屑等物质，容易造成对环境的污染对环境造成的污染。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，包括如下步骤：
(1)水基泥浆与药剂A在搅拌模块中充分混合20-40分钟，混合后与药剂B再次混合50-70分钟；所述水基泥浆含水率为30％-50％；
(2)混合后将水基泥浆注入反应模块1-3小时；
(3)筛查反应模块中泥浆的污染物是否超标，如超标，重复步骤1-2，如合格，开始下一处理阶段；
(4)剔除建筑垃圾木材、金属等不可利用材料；剔除后的泥浆中的COD含量为：260mg/L，TP含量为0.289mg/L，pH值为7.64；
(5)将经过步骤(4)处理的建筑垃圾进行初步破碎；
(6)将初步破碎后的建筑垃圾进行颗粒筛选，如粒径不合格重复步骤(5)，如合格，开始下一处理阶段；
(7)将步骤(6)处理后的建筑垃圾颗粒同步骤(3)处理后的水基泥浆混合；
(8)将步骤(7)中的混合物中添加激发剂和固化剂进行搅拌；
(9)将步骤(7)和(8)处理后的水基泥浆—建筑垃圾混合泥浆注入模具，将装有混合泥浆的模具转入养护箱内进行养护，养护后进行脱模；
(10)将脱模后块体自然干燥后投入使用；块体的抗压强度平均值为11.2KN，抗折荷载平均值为6.9KN，含水率为7.1％，吸水率为7.6％，砌块密度为1300kg/m3，空心率为43％；
在步骤(1)中药剂A为含有Fe2+的溶液，药剂B为H2O2，药剂A与药剂B的摩尔比为2:1.0-1.5；药剂A为亚硫酸铁溶液；在步骤(4)中建筑垃圾为碎砖块或碎水泥块；在步骤(4)中剔除建筑垃圾木材、金属采用分拣方式，分拣方式包括风力分拣、磁力分拣和人工分拣，风力分拣用于分拣纸质、薄膜等，磁力分拣用于分拣铁制品，人工分拣用于分拣木质材料、其他材质金属品；步骤(6)中的破碎包扩粗粒径破碎和细粒径破碎，粗粒径破碎后的粒径为2-3mm，细粒径破碎后的粒径为0.5-1.5mm；步骤(8)中的激发剂为碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物的混合物，碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物各占混合物总量1-3％，固化剂为水泥。
优选地，步骤(9)中模具为砖类模具或防波堤模具中的一种。
优选地，步骤(9)中养护箱的温度为恒温25℃，湿度为恒湿95％。
优选地，步骤(9)中养护时间为12-16d。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明将油气开采过程中产生的衍生水基泥浆和建筑垃圾难处理的固废进行协同处理，制备得到可再利用的砖类、防波堤材料等，进行了资源化再利用，且处理效率有较大提高；通过氧化-固化耦合技术相结合，有效处理油气开采衍生泥浆中有害物质，降低环境污染风险，也有效降低了处理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述的水基泥浆处理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将渤海石油油气开采衍生泥浆所含有害物质进行检测，检测项目依据《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)要求项进行检测。经检测发现(检测方法参考《GB5086.1-1997-固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》、《HJ828-2017水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》、《GB/T6920-1986_水质pH值的测定玻璃电极法》、《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法(HJ776-2015)》)，COD、TP、pH三项值分别为824mg/L、0.897mg/L、10.6，超过标准所要求的500mg/L、0.3mg/L、6-9，故本批次衍生水基泥浆为二类固废。
(1)先通过器械及滤布挤压使水基泥浆含水率降至30％-50％，再将含水量为30％-50％的水基泥浆与药剂亚硫酸铁溶液放入到搅拌模块中充分混合20-40分钟，水基泥浆与药剂亚硫酸铁溶液的比例为，混合后与药剂H2O2再次混合50-70分钟，水基泥浆：硫酸亚铁：H2O2＝1：6％：3％(质量比)；
(2)混合后将水基泥浆注入反应模块放置1-3小时，此过程中水基泥浆与药剂A、药剂B充分反应：二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，羟基自由基氧化泥浆中污染物质；
(3)利用哈西DR1900便携式分光光度计快速筛查反应模块中泥浆的污染物是否超标，如超标，重复步骤1-2，如合格，开始下一处理阶段；
(4)先通过风力分拣纸质、薄膜等，再通过磁力分拣铁制品，最后进行人工分拣木质材料、其他材质金属品，剔除建筑垃圾木材、金属等不可利用材料；
(5)将经过步骤(4)处理的建筑垃圾依次通过粗粒径破碎机、细粒径破碎机进行初步破碎；
(6)将初步破碎后的建筑垃圾进行颗粒筛选，如粒径不合格重复步骤(5)，如合格，开始下一处理阶段；
(7)将步骤(6)处理后的建筑垃圾颗粒同步骤(3)处理后的水基泥浆混合；
(8)将步骤(7)中的混合物中添加激发剂(6％wt)和固化剂(12％wt)进行搅拌；激发剂为碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物的混合物，碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物各占混合物总量2％，碳酸钠为购自天津金汇太亚的无水碳酸钠；三乙醇胺购自圣和化工，糖衍生物优选葡萄糖酸钠，购自源力化工，固化剂优选水泥，水泥购自天津冀东水泥有限公司，型号为冀东525高标号水泥。
(9)将步骤(7)和(8)处理后的水基泥浆—建筑垃圾混合泥浆注入模具，将装有混合泥浆的模具转入养护箱内进行养护，养护后进行脱模。
(10)将脱模后块体自然干燥后投入使用。
本发明所述氧化-固化耦合主要指，通过氧化手段使得衍生泥浆的超标项污染物降低到标准范围内，与此同时pH也调整至标准范围内，从而便于固化处理(未处理衍生泥浆中高浓度的COD、TP，pH偏碱性不利于固化)。
本发明所述氧化技术主要应用芬顿氧化技术，其简述为：芬顿法的实质是二价铁离子(Fe2+)、和双氧水之间的链反应催化生成羟基自由基，具有较强的氧化能力，其氧化电位仅次于氟，高达2.80V。另外,羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能高达569.3kJ具有很强的加成反应特性，因而芬顿试剂可无选择氧化水、泥中的大多数有机物，特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水、废物的氧化处理。
通过实施技术方案中步骤1-4，再次按照《GB5086.1-1997-固体废物浸出毒性浸出方法翻转法》、《HJ828-2017水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》、《GB/T6920-1986_水质pH值的测定玻璃电极法》、《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法(HJ776-2015)》等方法检测，测得结果为COD：260mg/L、TP：0.289mg/L、pH：7.64，达到一类固废标准，符合政策标准，可开展进一步工作。
通过实施技术方案中步骤5-10，将所得块体进行检测，检测依据为《免烧砖国家标准》、《GB/T2542砌墙砖试验方法》、《GB5348砖和砌块名词术语》、《JC466砌墙砖检验规则》。检测结果为抗压强度：五块平均值11.2Mpa、单块最小值9.7Mpa；抗折荷载：五块平均值6.9KN、单块最小值5.7KN；含水率7.1％；吸水率7.6％；砌块密度1300kg/m3；空心率43％，符合《免烧砖国家标准》的相关要求。
测试结果表明，实施例1利用油气开采衍生泥浆及建筑垃圾所形成的块体符合政策要求，性能指标满足城市建设、边坡护岸等应用需求，处理成本约为300-500元/吨，主要成本为药剂费用，每处理1吨需要硫酸亚铁约60-150kg，H2O2约30-75kg(硫酸亚铁约1.5元/公斤；H2O2约8元/公斤)。
对比例
封存处理方式(依据相关标准建设填埋场中进行封存处理)的处理成本为500-700元/吨。
电动修复(指在电场作用下将污染物通过电迁移或电渗流等方式去除的过程)的处理成本为700-2000元/吨。
直接交给水泥厂(向水泥厂支付一定价格，由对方接受后焚烧处理)的处理成本为1200-1500元/吨。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)水基泥浆与药剂A在搅拌模块中充分混合20-40分钟，混合后与药剂B再次混合50-70分钟；所述水基泥浆含水率为30％-50％；
(2)混合后将水基泥浆注入反应模块1-3小时；
(3)筛查反应模块中泥浆的污染物是否超标，如超标，重复步骤1-2，如合格，开始下一处理阶段；
(4)剔除建筑垃圾木材、金属等不可利用材料；剔除后的泥浆中的COD含量为：260mg/L，TP含量为0.289mg/L，pH值为7.64；
(5)将经过步骤(4)处理的建筑垃圾进行初步破碎；
(6)将初步破碎后的建筑垃圾进行颗粒筛选，如粒径不合格重复步骤(5)，如合格，开始下一处理阶段；
(7)将步骤(6)处理后的建筑垃圾颗粒同步骤(3)处理后的水基泥浆混合；
(8)将步骤(7)中的混合物中添加激发剂和固化剂进行搅拌；
(9)将步骤(7)和(8)处理后的水基泥浆—建筑垃圾混合泥浆注入模具，将装有混合泥浆的模具转入养护箱内进行养护，养护后进行脱模；
(10)将脱模后块体自然干燥后投入使用；块体的抗压强度平均值为11.2KN，抗折荷载平均值为6.9KN，含水率为7.1％，吸水率为7.6％，砌块密度为1300kg/m3，空心率为43％；
在步骤(1)中药剂A为含有Fe2+的溶液，药剂B为H2O2，药剂A与药剂B的摩尔比为2:1.0-1.5；药剂A为亚硫酸铁溶液；在步骤(4)中建筑垃圾为碎砖块或碎水泥块；在步骤(4)中剔除建筑垃圾木材、金属采用分拣方式，分拣方式包括风力分拣、磁力分拣和人工分拣，风力分拣用于分拣纸质、薄膜等，磁力分拣用于分拣铁制品，人工分拣用于分拣木质材料、其他材质金属品；步骤(6)中的破碎包扩粗粒径破碎和细粒径破碎，粗粒径破碎后的粒径为2-3mm，细粒径破碎后的粒径为0.5-1.5mm；步骤(8)中的激发剂为碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物的混合物，碳酸钠、三乙醇胺、糖衍生物各占混合物总量1-3％，固化剂为水泥。
2.根据权利要求1所述的一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，其特征在于：步骤(9)中模具为砖类模具或防波堤模具中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，其特征在于：步骤(9)中养护箱的温度为恒温25℃，湿度为恒湿95％。
4.根据权利要求1所述的一种综合处理油气开采衍生水基泥浆及建筑垃圾的方法，其特征在于：步骤(9)中养护时间为12-16d。
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