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针对钻井废水成份复杂、污染物呈胶体状,具有高悬浮物、高CODcr、高色度的特点,本论文对钻井废水的破稳机理进行了深入探讨,监测了钻井废水的CODcr、石油类、氯根和悬浮物浓度几项污染指标,重点研究了钻井废水的酸化脱稳、中和处理、絮凝沉降三个阶段,本次实验中采用加入H2SO4进行酸化脱稳,调节钻井废水的pH值后采用CaO进行中和反应,使钻井废水中的污染物达到凝聚效果,作为脱稳处理出水的后续处理方法,实验中加入定量的无机混凝剂或有机混凝剂对脱稳后的钻井废水进行处理;具体考察了在不同pH值下钻井废水的污染物指标和去除率,确定了酸化脱稳预处理阶段的最佳pH区间;同时考察了酸化脱稳后经过中和处理的污染物指标:对比和了解了不同絮凝剂脱稳的效果,对钻井废水的絮凝分离中的影响机理进行探讨。研究结果表明: (1)从实验结果可知,pH的变化对钻井废水CODCr、石油类、氯根及悬浮物的降低有很大作用,且存在一个拐点:即当pH<3.5以下,CODCr、石油类、氯根及悬浮物值均随着pH值降低而减少;在pH=2.5左右时存在一个转折,此时钻井废水的CODCr的减幅加快,CODCr的浓度最低为610.56mg.L-1,CODCr的去除率最高可达65.2%,此时悬浮物去除率为43.8%;当pH<1.5左右时悬浮物的浓度最低可达28mg.L-1,悬浮物去除率达到49%,此时CODCr的去除率最高可达73.4%;同时发现酸化脱稳对钻井废水的油水分离起到很大作用,随着pH降低,钻井废水破乳的效果越好,当pH=1.0时,样品石油类浓度最低可达109.85mg.L-1。从实验的数据中得知,相同pH值对CODCr的去除率高于悬浮物的去除率,且当pH=2.5时对CODCr的去除率存在转折点。 (2)实验中发现在酸化脱稳生成的絮凝体在中和反应中会继续增长,但增长的速度略低于酸化脱稳中的速度;pH升高的过程中不会溶解、减少酸化脱稳形成的沉淀物,而且酸化后的pH越低,中和过程中絮体产生的越多;可见中和的过程对样品的CODCr、石油类、悬浮物浓度、氯根等指标可进一步去除,提高絮凝效果。同时可以看出,样品在酸化处理阶段当1.5<pH<2.5,中和后对CODCr的去除率出现转折,当pH=2.5时CODCr的去除率可达50.18%;由此可见CODCr的去除率存在一个最佳pH值,在工程应用时,当pH值降低到某一个固定点时不再继续加酸,可以有效提高样品CODCr的去除效果,节省药剂成本。 通过四个样品的酸化中和反应结果可以看出,对于高CODCr、高悬浮物、高石油类的钻井废水来说,在进行深度处理之前对其进行酸化脱稳一中和处理,可减轻下一步处理流程的压力。 (3)实验中发现,对钻井废水加入PAFC与PAM的复配试剂后,PAFC的加量在400-600mg.L-1,PAM加量为0.1%时对各项指标的去除效果较好;其中CODCr的去除率在79.2%-79.6%,悬浮物的去除率在52.4%-57.1%,均达到了污水综合排放标准的一级排放标准;石油类的去除率随着PAFC加量而增大,但当PAFC加量大于800mg.L-1时,CODCr和悬浮物的浓度反而上升,表明过高的混凝剂浓度不利于絮体沉降,混凝剂不能完全发挥吸附中和电荷的作用。 (4)混凝反应中选出了PAFC和PAM复配的配方,在本次实验中取得了较好的处理效果,如果在现场应用的过程中配合深度净化处理系统,必将大幅降低钻井废水的各项污染指标,达到达标排放的最终目的。 本研究表明经过酸化脱稳、中和、絮凝后的钻井废水打破了胶体稳定状态,研究的结果为下一步钻井废水的深度处理和现场实际应用提供了实验依据。