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钻屑和废钻井液含有大量的有机物和有毒重金属离子,是一种有害的石油钻井生产中产生的固体废物,国内各油田每年排放约600万吨。这些废弃物的直接排放,严重地污染了环境,必须进行治理。本文作为辽河石油勘探局污染防治“九五”规划和科技攻关计划的研究项目,针对钻屑和废钻井液对环境污染问题,初选了4种物质作为对辽河油田的治理钻屑和废钻井液污染的待选处理剂,通过大量的实验室实验、中试和在线生产处理的工业化试验研究,用正交实验的方法确定了处理剂中各种物质的最佳配比和经济加入量,完成了钻屑和废钻井液无害化处理剂——ZJY处理剂的研制,并设计了配套的处理设备,为治理我国石油钻井生产中排放钻屑和废钻井液造成的环境污染提供了有效的方法。 本文总结了ZJY处理剂的研究及工业化应用实验,主要成果为:(1)ZJY处理剂的配方为粉煤灰、MgCl2和CaCl2的混合物、磷肥、聚合氯化铝,其配比为10∶15∶5∶1,经济加入量为8%;(2)通过对污染物多次浸出、长时间浸泡、长期掩埋后浸出浓度的检测;中试和工业化实验对处理效果的检验;以及填埋在土壤中时污染物浸出毒性渗透的测试,验证了开发的ZJY处理剂治理钻屑和废钻井液污染的有效性和长期稳定性;(3)研制了配套的叶轮搅拌和螺旋推进排渣的工业生产处理设备,实现了在钻井生产过程中对钻屑和废钻井液进行在线处理。 实验结果表明,本文的科研成果是国内目前最经济的有效治理排放钻屑和废钻井液造成环境污染的方法,处理成本为43元/吨,通过对处理后的钻屑和废钻井液中11种污染物的浸出毒性进行监测:pH值由大于12下降到9;COD由大于4000mg/L下降到500mg/L;石油类由大于30000mg/L下降到10mg/L以下;总铬由100mg/L下降到1mg/L以下;Cu、Zn、Pb下降到0.2mg/L以下;Cd、As、Hg未检出,所有指标均低于国家和地方有关固体废物浸出毒性的控制标准。实现了钻屑和废钻井液污染治理的在线生产,为辽河石油勘探局每年创造经济效益3000余万元,为我国石油钻井工业实现清洁生产奠定了基础。