柚子皮在廢棄鉆井液無害化處理中的應(yīng)用

1、    柚子皮在廢棄鉆井液無害化處理中的應(yīng)用    王金樹 周芳芳 王?？?摘 要：目前廢棄鉆井液處理多采用無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑對其進(jìn)行絮凝處理。但處理劑在使用過程中會對環(huán)境造成二次污染，還會產(chǎn)生高昂的費用，因此亟需一套環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、有效的廢棄鉆井液無害化處理工藝。本論文以天然的柚子皮為研究對象，通過柚子皮預(yù)處理、廢棄鉆井液處理效果評價、柚子皮進(jìn)行改性優(yōu)化，得到最優(yōu)絮凝產(chǎn)品。通過對現(xiàn)場廢棄鉆井液絮凝實驗，驗證了柚子皮具有良好的絮凝效果。為環(huán)保、節(jié)約、可持續(xù)的廢棄鉆井液處理工藝提供了借鑒。關(guān)鍵詞：廢棄鉆井液;柚子皮;改性實驗;環(huán)保doi：10.16640/

2、ki.37-1222/t.2019.16.0581 引言冀東油田地處唐山南部沿海、渤海灣中心地帶，屬于環(huán)境極度敏感地區(qū)。隨著油田的發(fā)展，油田廢棄物逐年增加，其中每年鉆井產(chǎn)生的廢棄鉆井液多達(dá)30萬噸，這些廢棄鉆井液成分復(fù)雜、處理難度大，若直接外排或處理不當(dāng)會對油田周邊濱海、農(nóng)場、鹽池、養(yǎng)殖池及曹妃甸生態(tài)區(qū)造成嚴(yán)重污染。目前廢棄鉆井液處理主要使用無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩大類。但兩類處理劑在使用過程中不但會對環(huán)境造成二次污染，還會產(chǎn)生高昂的費用1。隨著石油行業(yè)的持續(xù)低迷和環(huán)保要求的不斷提高，廢棄鉆井液的處理無疑增加了油田企業(yè)的生產(chǎn)成本和資金壓力。因此亟需一套環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、有效的廢棄鉆井液無害化處理工藝

3、。我國是世界上水果生產(chǎn)大國，在水果加工和食用后，大部分果皮成為垃圾被丟棄。柚子皮中含有大量的木質(zhì)素、單寧、纖維素和腐殖酸2，這些成分可直接作為廢棄鉆井液的處理劑3。水果加工處理過程中產(chǎn)生的大量果皮，若將廢棄果皮回收再利用，可變廢為寶，節(jié)省廢物處理費用，降低廢棄鉆井液處理成本，減少生態(tài)系統(tǒng)危害，從而創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益。2 實驗材料及儀器設(shè)備2.1 實驗材料本論文所用實驗材料如表1所示。2.2 實驗儀器設(shè)備實驗中使用的儀器包括：250ml燒杯、500ml燒杯、玻璃棒、250ml三口燒瓶、溫度計、10ml離心管、高速攪拌杯、500ml量筒、10ml量筒、蒸發(fā)皿、鐵架臺、溫度計、p

4、h試紙等。實驗主要設(shè)備如表2所示。3 研究方法及內(nèi)容3.1 研究方法在柚子皮預(yù)處理時考慮了烘干溫度和柚子皮粒度對柚子皮絮凝效果的影響4，設(shè)置了烘干溫度為在常溫下自然風(fēng)干、45、65、85、105。柚子皮粉碎粒度6目、10目、40目、60目、100目、200目。將在市場上購買的柚子剝皮后放在蒸發(fā)皿上，放入鼓風(fēng)干燥箱中，在設(shè)計的參數(shù)條件下干燥至恒重。用粉碎機(jī)將其粉碎，用標(biāo)準(zhǔn)檢驗篩將其按目數(shù)分級，裝袋備用。（1）通過對柚子皮進(jìn)行預(yù)處理和絮凝實驗，得到柚子皮作為鉆井液絮凝劑的最優(yōu)預(yù)處理方案。（2）對柚子皮絮凝效果影響因素（加量、粒度）進(jìn)行探究，完成影響柚子皮絮凝效果的評價實驗，確定天然柚子皮作為廢棄鉆

5、井液絮凝劑的最優(yōu)的絮凝條件。（3）對柚子皮進(jìn)行改性，通過變量探究，確定柚子皮的改性實驗條件，得到最終的廢棄鉆井液絮凝劑產(chǎn)品，并進(jìn)行現(xiàn)場廢棄鉆井液絮凝實驗。3.2 研究內(nèi)容對柚子皮進(jìn)行預(yù)處理，制備干燥顆粒狀固體;從柚子皮粒度、加量等方面確定天然果皮制備絮凝劑的影響因素，對天然果皮的絮凝影響因素進(jìn)行分析，得到最優(yōu)的天然絮凝劑產(chǎn)品;為提高天然果皮的絮凝效果，對其進(jìn)行化學(xué)改性，探究反應(yīng)物料比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)攪拌速度、反應(yīng)攪拌時間等，得到最終的絮凝劑產(chǎn)品;通過絮凝離心實驗、黏土膨脹率對比實驗評價柚子皮的絮凝效果;最后對最終的柚子皮進(jìn)行現(xiàn)場廢棄鉆井液絮凝試驗，評價絮凝效果。4 實驗結(jié)果及分析4.1 柚子皮

6、預(yù)處理工藝探究4.1.1 粒度探究首先考察了柚子皮顆粒粒度對鉆井液基漿絮凝效果的影響，取配制好的鉆井液基漿6份與燒杯中，在六個燒杯中分別加入6目、10目、40目、60目、100目、200目的柚子皮粉粒（并用貼紙標(biāo)注序號1-6），在攪拌器（聚四氟乙烯攪拌桿）下攪拌，設(shè)置攪拌速度為300r/min，攪拌時間為5min。攪拌完畢，分別將六個燒杯中的樣品取樣于10ml的離心管中，在離心速度為3000r/min下，離心15min。觀察離心效果，離心清液體積如表3所示。由表3中數(shù)據(jù)可以看出，柚子皮粒度對鉆井液的絮凝效果有影響，柚子皮粒度越小，離心清液體積越大，說明絮凝鉆井液效果越好。但柚子皮顆粒越小，粉碎

7、和過篩工序越繁瑣，綜合實驗數(shù)據(jù)和工藝要求，確定柚子皮絮凝最優(yōu)目數(shù)為60目。4.1.2 干燥溫度探究考察柚子皮干燥方式對鉆井液絮凝效果的影響，分別取不同干燥條件的柚子皮，粉碎為60目，按一定加量加入到5份鉆井液基漿中，貼好標(biāo)簽。在300r/min條件下攪拌5min，取5份鉆井液樣品進(jìn)行離心實驗，離心速度為3000r/min，離心時間為15min。觀察離心效果，離心清液體積如表4所示。由表4中數(shù)據(jù)可以看出，在不同條件下干燥的柚子皮對鉆井液的絮凝效果影響不大，說明柚子皮絮凝效果與干燥方式無關(guān)。在實驗過程中，為縮短實驗時間，確定柚子皮干燥溫度為105，干燥時間為2h。4.2 工藝條件對絮凝效果的影響4.2.1 柚子皮粉粒加量對絮凝效果的影響取4份配制好的鉆井液基漿各400ml于燒杯中，在各燒杯中按1%、2%、3%、4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）分別加入60目的柚子