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摘要：本文介绍了泡沫钻井液废水对环境带来的不利影响，阐述了目前废水处理的技术现状，探讨了处理泡沫钻井液废水的实用技术，提出了泡沫钻井废水的处理对策。
关键词：泡沫钻井液 泡沫废水 处理技术 对策
空气（氮气）泡沫可循环钻井液技术是一项新技术。其利用雾泵将一定配比的泡沫液泵入泡沫发生器，与空气设备产生的高速气流混合，经高压立管注入井下，在钻头水眼处产生高速泡沫流，空气（氮气）泡沫携带岩屑返出地面后，经过消泡处理及性能调整，使其再次循环发泡。泡沫钻井液具有性能稳定、携岩、携砂能力强、润滑性能好、抗污染能力佳等优点，多用于裂缝发育、漏失严重、低压或超低压地层，能有效降低事故发生率，防止井壁坍塌，满足地质录井要求，确保施工全过程的优质高效。然而，在钻井过程中，泡沫钻井液除了携带地层岩屑外，还会产生大量富含表面活性剂的废水，若直接排放，将对当地的生态环境造成严重的污染。随着整个社会环保意识和环保要求的不断提高，泡沫钻井废水处理成为亟待解决的问题。
1、废水表面活性剂的处理技术
1.1混凝发应
混凝反应不仅能清除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，而且能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶的沉淀物。目前，表面活性剂废水处理的常用混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。在诸多混凝剂的使用中，聚合硫酸铁效果最好。
1.2吸附法
吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的污染物吸附在吸附剂的表面，从而达到分离的目的。目前，常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。吸附法的优点是速度快、稳定性好、设备占地小，主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。
1.3泡沫分离法
泡沫分离法是在含有表面活性剂的废水中通入空气，使其产生大量的气泡，将表面活性剂吸附在气泡表面，形成泡沫并上浮至水面，富集形成泡沫层，清除泡沫层即可使废水得到净化。该方法适合表面活性剂浓度较低情况下的分离。
1.4膜分离法
膜分离法是指在某种推动力的作用下，利用膜的透过性能达到分离混合物（如溶液）中离子、分子及某些微粒的过程。膜分离法效率高、能耗小，但膜易污染、清洗困难、操作费用高。
1.5催化氧化法
催化氧化法是对传统化学氧化法的改进与强化。常用的Fenton 处理法是催化氧化法的一种，属均相氧化法。使用该方法处理时，如果铁盐浓度较高，主要靠絮凝作用清除表面活性剂；反之， 铁盐浓度较低时，则主要依靠氧化作用。近年来，随着技术的进步，出现了多相催化氧化法和光催化氧化法，可以彻底地将表面活性剂分解为CO2和H2O，消除了二次污染。
1.6生物氧化法
目前，生物氧化法是研究最多的一种方法。该方法可以粗略地分为活性污泥法、厌氧消化法和利用土壤的自净作用法，它们都是利用微生物将表面活性剂作为唯一碳源而加以利用，完成对其进行的生物降解。生物氧化法可直接处理偏碱性的表面活性剂废水，其设备简单、处理能力大， 出水的pH值符合排放要求，在我国应用较为广泛。
2、泡沫钻井废水处理适用方法
从上述污水处理方法可以看出，表面活性剂废水处理方法较多，各有优缺点。由于单一处理方法具有局限性，结合目前钻井工程实际情况，只有优化各种单一技术，使之相互渗透，取长补短，才能彻底、有效地清除泡沫钻井废水中的表面活性剂。在理论分析和实践的基础上，总结出一套适用于泡沫钻井废水处理的综合技术。其工艺流程为：混凝沉淀→泡沫分离→生物法。其中，前2个流程可以清除泡沫废水中的绝大部分表面活性剂，基本达到废水排放标准。
（1）混凝沉淀。在泡沫废水中加入混凝剂，进行混凝沉淀处理，可清除泡沫废水中的大部分钻
屑、悬浮物、胶体和一定量的表面活性剂，达到固液分离的目的。目前，在诸多混凝剂的使用中， 以聚合硫酸铁的效果最好（一般按200～600mg/L 的药量加入），其化学需氧量（COD）清除率大于85%，出水COD不超过100mg/L。
（2）泡沫分离。该流程一般用微孔管布气，气水比6∶1～9∶1，停留时间30～40min，泡沫层厚度0.3～0.4m，可清除混凝沉淀处理后的泡沫废水中90%的阴离子表面活性剂。随着气液比、泡沫厚度和液体高度比的增大，清除率随之提高。采用该方法所形成的泡沫可用真空、机械消泡器或消泡剂清除，浓缩液可以回收再利用或做进一步的处理。
（3） 生物氧化法。生物氧化法是对废水中残余的表面活性剂进行进一步的降解。在一般废水生物处理条件下，表面活性剂的清除率可以达到80%～95%。例如，用生物接触氧化法处理，污泥经挂膜驯化培养后，表面活性剂的清除率可超过93%，最高达到98.7%，COD平均清除率为82%。表面活性剂在曝气处理时易产生大量的泡沫，影响氧传递效率。因此在好氧处理之前，可用不完全厌氧进行预处理，此时厌氧反应停留在第一阶段，即水解反应阶段，然后再进行好氧处理。厌氧阶段，COD、表面活性剂清除率可以分别达到36%和55%；好氧阶段，COD去除率达86%，出水COD小于110mg/L，表面活性剂低于10mg/L。
3、认识及建议
（1）优选环保型泡沫剂、制定合理的配方及做好钻井过程中泡沫的回收利用工作，可以减少泡沫剂的用量。
（2）钻井工程的实际情况决定了泡沫废水处理不可能与普通工业废水一样有固定的工厂化、大型化的处理设备，特别是在一些地理、交通条件复杂的地区，废水处理设备不仅应具有一定的处理能力，而且要小型化，以便于运输。
（3）由于泡沫钻井为负压钻井，在一些地下水丰富的地区， 钻井过程中会发生出水量大的问题，对地面钻井废液池造成很大的压力。针对这种问题，需要研制一套快速检测泡沫废水的方法和设备，以达到快速检测、迅速处理、及时排放的目的。
参考文献
[1] 秦积舜.泡沫钻井液密度-压力-温度关系测定.石油钻探技术，2001，23（1）：16-18
[2] 傅斯贤.泡沫分离-凝聚法处理表面活性剂废水的研究.环境科学与技术，1988，（4）：28-30
关键词：泡沫钻井液 泡沫废水 处理技术 对策
空气（氮气）泡沫可循环钻井液技术是一项新技术。其利用雾泵将一定配比的泡沫液泵入泡沫发生器，与空气设备产生的高速气流混合，经高压立管注入井下，在钻头水眼处产生高速泡沫流，空气（氮气）泡沫携带岩屑返出地面后，经过消泡处理及性能调整，使其再次循环发泡。泡沫钻井液具有性能稳定、携岩、携砂能力强、润滑性能好、抗污染能力佳等优点，多用于裂缝发育、漏失严重、低压或超低压地层，能有效降低事故发生率，防止井壁坍塌，满足地质录井要求，确保施工全过程的优质高效。然而，在钻井过程中，泡沫钻井液除了携带地层岩屑外，还会产生大量富含表面活性剂的废水，若直接排放，将对当地的生态环境造成严重的污染。随着整个社会环保意识和环保要求的不断提高，泡沫钻井废水处理成为亟待解决的问题。
1、废水表面活性剂的处理技术
1.1混凝发应
混凝反应不仅能清除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，而且能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶的沉淀物。目前，表面活性剂废水处理的常用混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。在诸多混凝剂的使用中，聚合硫酸铁效果最好。
1.2吸附法
吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的污染物吸附在吸附剂的表面，从而达到分离的目的。目前，常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。吸附法的优点是速度快、稳定性好、设备占地小，主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。
1.3泡沫分离法
泡沫分离法是在含有表面活性剂的废水中通入空气，使其产生大量的气泡，将表面活性剂吸附在气泡表面，形成泡沫并上浮至水面，富集形成泡沫层，清除泡沫层即可使废水得到净化。该方法适合表面活性剂浓度较低情况下的分离。
1.4膜分离法
膜分离法是指在某种推动力的作用下，利用膜的透过性能达到分离混合物（如溶液）中离子、分子及某些微粒的过程。膜分离法效率高、能耗小，但膜易污染、清洗困难、操作费用高。
1.5催化氧化法
催化氧化法是对传统化学氧化法的改进与强化。常用的Fenton 处理法是催化氧化法的一种，属均相氧化法。使用该方法处理时，如果铁盐浓度较高，主要靠絮凝作用清除表面活性剂；反之， 铁盐浓度较低时，则主要依靠氧化作用。近年来，随着技术的进步，出现了多相催化氧化法和光催化氧化法，可以彻底地将表面活性剂分解为CO2和H2O，消除了二次污染。
1.6生物氧化法
目前，生物氧化法是研究最多的一种方法。该方法可以粗略地分为活性污泥法、厌氧消化法和利用土壤的自净作用法，它们都是利用微生物将表面活性剂作为唯一碳源而加以利用，完成对其进行的生物降解。生物氧化法可直接处理偏碱性的表面活性剂废水，其设备简单、处理能力大， 出水的pH值符合排放要求，在我国应用较为广泛。
2、泡沫钻井废水处理适用方法
从上述污水处理方法可以看出，表面活性剂废水处理方法较多，各有优缺点。由于单一处理方法具有局限性，结合目前钻井工程实际情况，只有优化各种单一技术，使之相互渗透，取长补短，才能彻底、有效地清除泡沫钻井废水中的表面活性剂。在理论分析和实践的基础上，总结出一套适用于泡沫钻井废水处理的综合技术。其工艺流程为：混凝沉淀→泡沫分离→生物法。其中，前2个流程可以清除泡沫废水中的绝大部分表面活性剂，基本达到废水排放标准。
（1）混凝沉淀。在泡沫废水中加入混凝剂，进行混凝沉淀处理，可清除泡沫废水中的大部分钻
屑、悬浮物、胶体和一定量的表面活性剂，达到固液分离的目的。目前，在诸多混凝剂的使用中， 以聚合硫酸铁的效果最好（一般按200～600mg/L 的药量加入），其化学需氧量（COD）清除率大于85%，出水COD不超过100mg/L。
（2）泡沫分离。该流程一般用微孔管布气，气水比6∶1～9∶1，停留时间30～40min，泡沫层厚度0.3～0.4m，可清除混凝沉淀处理后的泡沫废水中90%的阴离子表面活性剂。随着气液比、泡沫厚度和液体高度比的增大，清除率随之提高。采用该方法所形成的泡沫可用真空、机械消泡器或消泡剂清除，浓缩液可以回收再利用或做进一步的处理。
（3） 生物氧化法。生物氧化法是对废水中残余的表面活性剂进行进一步的降解。在一般废水生物处理条件下，表面活性剂的清除率可以达到80%～95%。例如，用生物接触氧化法处理，污泥经挂膜驯化培养后，表面活性剂的清除率可超过93%，最高达到98.7%，COD平均清除率为82%。表面活性剂在曝气处理时易产生大量的泡沫，影响氧传递效率。因此在好氧处理之前，可用不完全厌氧进行预处理，此时厌氧反应停留在第一阶段，即水解反应阶段，然后再进行好氧处理。厌氧阶段，COD、表面活性剂清除率可以分别达到36%和55%；好氧阶段，COD去除率达86%，出水COD小于110mg/L，表面活性剂低于10mg/L。
3、认识及建议
（1）优选环保型泡沫剂、制定合理的配方及做好钻井过程中泡沫的回收利用工作，可以减少泡沫剂的用量。
（2）钻井工程的实际情况决定了泡沫废水处理不可能与普通工业废水一样有固定的工厂化、大型化的处理设备，特别是在一些地理、交通条件复杂的地区，废水处理设备不仅应具有一定的处理能力，而且要小型化，以便于运输。
（3）由于泡沫钻井为负压钻井，在一些地下水丰富的地区， 钻井过程中会发生出水量大的问题，对地面钻井废液池造成很大的压力。针对这种问题，需要研制一套快速检测泡沫废水的方法和设备，以达到快速检测、迅速处理、及时排放的目的。
参考文献
[1] 秦积舜.泡沫钻井液密度-压力-温度关系测定.石油钻探技术，2001，23（1）：16-18
[2] 傅斯贤.泡沫分离-凝聚法处理表面活性剂废水的研究.环境科学与技术，1988，（4）：28-30