环境保护理论与实例

环境保护理论与实例分析杜国uoyongdu@126.com

主要内容环境基础知识环境保护基础理论油田污染治理实例及分析1、环境：以人类社会为主体的外部世界的总体（自然环境和社会环境）。一、环境基础知识

《中华人民共和国环境保护法》第二条给出的“影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等”2、环境的基本特性（自然属性）2.1整体性与区域性（1）环境的整体性：又称环境的系统性，是指各环境要素或环境各组成部分之间，因有其相互确定的数量与空间位置，并以特定的相互作用而构成的具有特定结构和功能的系统。整体性是环境的最基本特征（2）环境的区域性：指的是环境特性的区域差异。环境因地理位置的不同或空间范围的差异，会有不同的特性。环境的区域性不仅体现了环境在地理位置上的变化，还反映了区域社会、经济、文化、历史等的多样性。2.2变动性和稳定性

(1)环境的变动性：是指在自然的、人类社会行为的、或两者共同的作用下，环境的内部结构和外在状态始终处于不断变化之中。

(2)环境的稳定性：指环境系统具有一定的自我调节功能的特性，也就是说，环境结构与状态在自然的和人类社会行为的作用下，所发生的变化不超过一定限度时，环境可以借助于自身的调节功能使这些变化逐渐消失，环境结构和状态得以恢复到变化前的状态。环境的变动性与稳定性是相辅相成的。变动是绝对的，稳定是相对的。环境组成越复杂，环境承受干扰的“限度”越大，环境的稳定性越高。2.3资源性与价值性（1）资源性：环境具有资源性。也可以说，环境就是资源。环境资源包括物质性（以及以物质为载体的能量性如生物资源、矿产资源、淡水资源、海洋资源、土地资源、森林资源等）和非物质性两方面（如环境状态，环境状态决定和人类利用环境的方式，工业、旅游、农业等）。（2）价值性：环境对于人类生存和发展具有不可估量的价值。环境的经济价值是环境价值的一种形式。在环境影响评价中，环境的经济价值常常被用作环境的损益分析。

资源和价值是环境污染和破坏的根源！不恰当地利用环境资源造成的后果资源和价值表现的最基本形式：可利用3、环境的社会特性３.1公共财物

（１）没有特定的归属者（２）非排他性（先到先得）（３）消费与收益不均衡３.２环境管理（资源分配）国家权力法律、法规环境资源属于全体国民环境处于良好状态服务于经济发展4、环境污染4.1环境污染：环境中污染物的种类、浓度、数量和停留时间等超过了环境容量的要求。环境自净：环境可以在其环境容量范围内，经过自身的物理、化学和生物作用，使受纳的污染物浓度不断降低，逐渐恢复原有的，这种过程叫环境自净。环境容量：在保持环境质量的前题下，环境所能容纳的污染物的最大量。

环境容量的特性（1）具有环境的社会特性（2）即时性（非储积性）4.2水体污染物①耗氧有机污染物：包括碳水化合物、蛋白质、有机酸、酚、醇等。他们能被水中微生物分解，分解的同时消耗水中的DO。②营养物：有机氮化物、氨氮、硝酸盐和磷酸盐等。水体富营养化，水体中蓝、绿藻和有些浮游生物种群大量繁殖。③有机毒物：主要是酚类、PCBS、有机农药和硝基化合物等。④重金属：一般指密度大于5g/cm3的元素。⑤非金属无机毒物：CN-、F-、H2S等⑥病原微生物：包括致病菌、病毒和寄生虫卵等常与大肠杆菌共存。⑦酸碱污染物：水体的PH超过正常范围⑧石油类：幼鱼致畸和使鱼卵不能孵化⑨热污染：温排水使水体水温升高，DO浓度，降低影响水生生物生长。5、主要环保标准环境质量标准污染物排放标准环境基础标准环境方法标准环境标准样品标准环保仪器设备标准强制性标准和推荐性标准6中国环境影响评价制度的特征

６.１具有法律强制性以法律形式约束、具有不可违抗的强制性，所有对环境有影响的建设项目都必须无条件地执行这一制度。６.２纳入基本建设程序

《建设项目环境保护管理办法》规定，对未经批准环境影响报告书或环境影响报告表的建设项目，计划部门不办理设计任务书的审批手续，土地管理部门不办理征地手续，银行不予贷款。６.３环境影评价对象偏重于工程项目建设６.４分类管理环境影响报告书环境影响报告表环境影响登记表６.５评价资格实行审核认定制

1986年起，实行环境影响评价证书制度。

环境影响评价人员实行持证上岗制度。（上岗证、注册制）二、环境保护基本理论理论：是对众多“相互联系和未来发展状况”的“思想”的概括和总结。“真理理论”就是对众多的“物质构成体”实现和达到了主观与客观相一致的“现象与现象”、“现象与本质”、“本质与本质”之间必然联系和未来发展状况的总和表述。也就是说：真理理论就是对众多遵循着物理逻辑和数理逻辑的相互联系和未来发展状况的“思想”的概括和总结。（哲学）科学理论：是系统化的科学知识，是关于客观事物的本质及其规律的相对正确的认识，是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系。环境保护理论？技术：涵盖了人类生产力发展水平的标志性事物，是生存和生产工具、设施、装备、语言、数字数据、信息记录等的总和。技术与科学的关系科学的任务是认识世界，技术的任务是改造世界，技术是从科学到生产的中间环节，是把科学理论转化为生产力的桥梁，技术来源于实验经验的总结和科学原理的指导。环境保护技术思考题１、试用相关理论，设计处理含硫酸废水、含盐酸废水装置，要求处理后的pH在6.0~9.0，工艺过程最简化。２、废水处理设计中调节池设计的国际要闻依据？（１）假设废水中含油浓度200mg/L，水量50-100m3/h，1500m3/d。试对调节池进行设计。（２）假设废水中含油浓度50-200mg/L，水量50-100m3/h，1500m3/d。试对处理装置调节池进行设计。污染治理的基本原则

控制污染物的来源？减量化资源化无害化1混凝理论1.1基本概念混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。凝聚：胶体失去稳定性的过程称为凝聚。絮凝：脱稳胶体相互聚集称为絮凝。混凝过程涉及：①水中胶体的性质；②混凝剂在水中的水解；③胶体与混凝剂的相互作用。

混凝分离适用于非均相体系，对于溶液体系作用有限混凝对于某些污水溶液有较好分离效果。？1.2水中胶体的稳定性胶体稳定性：是指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。胶体稳定性分“动力学稳定性”和“聚集稳定”两种。动力学稳定性：无规则的布朗运动强，对抗重力影响的能力强。聚集稳定性包括：①胶体带电相斥（憎水性胶体）；②水化膜的阻碍（亲水性胶体）在动力学稳定性和聚集稳定两者之中，聚集稳定性对胶体稳定性的影响起关键作用。胶体颗粒的双电层结构见图6-1。滑动面上的电位：称为

电位，决定了憎水胶体的聚集稳定性。也决定亲水胶体的水化膜的阻碍，当ξ电位降低，水化膜减薄及至消失。DLVO理论

胶体颗粒之间的相互作用决定于排斥能与吸引能，分别由静电斥力与范德华引力产生。排斥势能：ER－1/d2

吸引势能：EA－1/d6（有些认为是1/d2或1/d3）由此可画出胶体颗粒的相互作用势能与距离之间的关系，见图6-2。当胶体距离x<oa或x>oc时，吸引势能占优势；当oa<x<oc时，排斥势能占优势；当x=ob时，排斥势能最大，称为排斥能峰。胶体的布朗运动能量Eb＝1.5kT，当其大于排斥能峰时，胶体颗粒能发生凝聚。以上称为DLVO理论，只适用于憎水性胶体，由德加根（derjaguin）、兰道（Landon）(苏联，1938年独立提出〕，伏维（Verwey）、奥贝克（Overbeek）（荷兰，1941年独立提出）。

硫酸铝在水中的化学反应硫酸铝Al2（SO4）·18H2O溶于水后，立即离解出铝离子，通常是以[Al(H2O)6]3+存在，但接着会发生水解与缩聚反应，形成不同的产物。产物包括：未水解的水合铝离子、单核羟基络合物、多核羟基络合物、氢氧化铝沉淀等。各种产物的比例多少与水解条件（水温、pH、铝盐投加量）有关。

混凝机理

1)电性中和作用机理电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理，见图。（1）压缩双电层加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使ξ电位降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。压缩双电层机理适用于叔采－哈代法则，即：凝聚能力

离子价数6。该机理认为

电位最多可降至0。因而不能解释以下两种现象：①混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；②与胶粒带同样电号的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。（2）吸附－电性中和这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低

电位。其特点是：当药剂投加量过多时，

电位可反号。

2)吸附架桥吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥，架桥模型示意见图6-5。高分子絮凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象：

①高分子投量过少，不足以形成吸附架桥；

②但投加过多，会出现“胶体保护”现象，见图6-6；

3．网捕或卷扫金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。

硫酸铝的混凝机理：不同pH条件下，铝盐可能产生的混凝机理不同。何种作用机理为主，决定于铝盐的投加量、pH、温度等。实际上，几种可能同时存在。

pH<3简单的水合铝离子起压缩双电层作用；

pH=4~5多核羟基络合物起吸附电性中和；

pH=6.5-7.5氢氧化铝起吸附架桥；

1.2混凝剂和助凝剂

(1)混凝剂混凝剂应符合以下要求：①混凝效果好；②对人体无危害；③使用方便；④货源充足，价格低廉。目前混凝剂的种类有不少于200－300种，分为无机与有机两大系列，见表6-1。与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：①适用的pH值范围较宽；②形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实；③处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；④但三氯化铁腐蚀性较强。硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将二价铁氧化成三价铁。

聚合氯化铝又称为碱式氯化铝或羟基氯化铝，性能优于硫酸铝。其成分取决于羟基与铝的摩尔数之比，通常称之为碱化度B，按下式计算：聚合铁包括聚合硫酸铁与聚合氯化铁，目前常用的是聚合硫酸铁，它的混凝效果优于三氯化铁，它的腐蚀性远比三氯化铁小。表1常用的混凝剂无机铝系硫酸铝明矾聚合氯化铝（PAC）聚合硫酸铝（PAS）适宜pH：5.5~8铁系三氯化铁硫酸亚铁硫酸铁（国内生产少）聚合硫酸铁聚合氯化铁适宜pH：5~11，但腐蚀性强有机人工合成阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）两性型：使用极少天然淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等微生物絮凝剂(2)助凝剂助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可以参加混凝，也可不参加混凝。广义上可分为以下几类：①酸碱类：调整水的pH，如石灰、硫酸等；②加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2nH2O）、骨胶、高分子絮凝剂；③氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加Cl2、O3等。

1.3凝聚动力学(1)基本概念

混凝动力学：研究颗粒碰撞速率属于混凝动力学范畴。颗粒相互碰撞的动力来自两个方面：颗粒在水中的布朗运动；在水力或机械搅拌所造成的流体运动。异向絮凝：由布朗运动引起的颗粒碰撞聚集称为异向絮凝。同向絮凝：由水力或机械搅拌所造成的流体运动引起的颗粒碰撞聚集称同向絮凝

异向絮凝颗粒的碰撞速率可按下式计算：(6-1)

式中：DB：布朗运动扩散系数，

T为温度，为水的运动粘度，为水的密度；因此：(6-2)

故Np只与颗粒数量和水温有关，而与颗粒粒径无关。但当颗粒的粒径大于1

m，布朗运动消失。

层流条件下颗粒的碰撞示意见图6-7。颗粒的碰撞速率按下式计算：(6-3)

在被搅动的水流中，考虑一个瞬间受煎而扭转的隔离体，见图6-8。设在时间内，隔离体扭转了角度，于是角速度为：

(6-4)同向絮凝-层流理论

转矩ΔJ为：(6-5)

于是单位体积水所耗功率p为：(6-6)

由于，故(6-7)

当采用机械搅拌时，p由机械搅拌器提供。当采用水力絮凝池时，p应为水流本身所消耗的能量，由下式决定：

则采用水力絮凝池时，

同向紊流理论：①外部施加的能量形成大涡旋；②大涡旋将能量输送给不涡旋；③小涡旋将能量输送给更小的涡旋；④只有尺度与颗粒尺寸相近的涡旋才会引起颗粒碰撞；

式中，紊流扩散系数，为相应于尺度的脉动速度.

(2)同向紊流理论(3)混凝控制指标

自药剂与水均匀混合起直至大颗粒絮凝体形成为止，工艺上总称混凝过程。相应设备有混合设备和絮凝设备。混合（凝聚）过程：在混合阶段，对水流进行剧烈搅拌的目的主要是使药剂快速均匀分散以利于混凝剂快速水解、聚合、及颗粒脱稳。平均G＝700~1000s-1，时间通常在10～30s，一般<2min散药剂，此阶段，杂质颗粒微小，同时存在颗粒间异向絮凝。絮凝过程：在絮凝阶段，主要靠机械或水力搅拌促使颗粒碰撞凝聚，故以同向絮凝为主。同向絮凝效果不仅与G有关，还与时间有关。在絮凝阶段，通常以G值和GT值作为控制指标。平均G＝20－70s-1，GT＝1～104－105

随着絮凝的进行，G值应逐渐减小。(1)概述影响混凝效果的因素比较复杂，主要包括：①原水性质，包括水温、水化学特性、杂质性质和浓度等；②投加的凝聚剂种类与数量；③使用的絮凝设备及其相关水力参数。

1.4影响水混凝的主要因素(2)水温影响水温低时，通常絮凝体形成缓慢，絮凝颗粒细小、松散，凝聚效果较差。其原因有：①无机盐水解吸热；②温度降低，粘度升高――布朗运动减弱；③水温低时，胶体颗粒水化作用增强，妨碍凝聚；④水温与水的pH值有关(3)水的pH和碱度影响

水的pH值对混凝效果的影响程度，与混凝剂种类有关。混凝时最佳pH范围与原水水质、去除对象等密切有关。当投加金属盐类凝聚剂时，其水解会生成H+，但水中碱度有缓冲作用，当碱度不够时需要投加石灰。石灰投量按下式估算：

[CaO]=3[a]–[x]+[δ]（6-13）式中[CaO]：纯石灰CaO投量，mmol/L；

[a]：混凝剂投量，mmol/L；

[x]：原水碱度，按mmol/L，CaO计；[δ]：保证反应顺利进行的剩余碱度，一般取0.25~0.5mmol/L（CaO）。一般石灰投量通过试验决定。

杂质浓度低，颗粒间碰撞机率下降，混凝效果差。可采取的对策有：①加高分子助凝剂；②加粘土③投加混凝剂后直接过滤如果原水悬浮物含量过高，为减少混凝剂的用量，通常投加高分子助凝剂。如黄河高浊度水常需投加有机高分子絮凝剂作为助凝剂。(4)水中悬浮物浓度的影响

2过滤理论

机理：过滤是物理化学作用和水动力学作用共同作用的结果，其过滤时悬浮物的去除受杂质和滤料的物理化学性质、水质、滤速及滤池运行方的影响。悬浮物的去除必须经过迁移和附着两个过程。过滤机理主要有迁移机理和附着机理两种。悬浮颗粒脱离流线而与滤料接触的过程，即迁移过程。颗粒的迁移分为五种情况：（1）沉淀作用；（2）扩散作用；（3）惯性作用；（4）阻力截留作用；（5）水力作用等。附着是指贴近静止滤料颗粒表面的微粒粘附至其表面上的过程。粘附作用是一种物理化学作用。当水中悬浮物颗粒迁移到滤料表面时，在静电引力、范德华力以及化学键等作用下，被吸附到滤料表面。引起附着的因素主要有接触凝聚、静力引力和吸附作用。评价过滤介质的四个标准介质能够阻挡哪些微粒尺寸?

清洁介质的透过性如何？

介质的保持粒子的容量?工作介质对于流体的流动构多大阻力?

3气浮理论气浮就是在水中通人空气(或天然气)或设法使水中产生气体，有时还需加入浮选剂或混凝剂，使气泡粘附在污水中颗粒物、石油类等上，随气泡一起上浮到水面上并加以回收，从而达到合油污水除油和悬浮物的目的。当污水中有气泡存在时．悬浮的油滴或颗粒都能黏附上去，它们能否与气泡黏附取决于水对该种颗粒的润湿性。容易被水润湿的物质称为亲水性物质；反之为疏水性物质。当颗粒润湿性很好时，颗粒不易与气泡黏附，不能用气浮法除去；当颗粒润湿性很差时，颗粒易与气泡黏附，适宜用气浮法去除。乳化油属疏水性颗粒，其本身相对密度又小于1，因而特别适宜用气浮法进行分离。

4化学破乳原油乳状液的形成油和水形成乳状液必须具备三个条件：1）存在两个不相溶的液体，即原油和水；2）要有乳化剂存在，以形成和稳定乳状液。形成乳状液的类型依赖于乳化剂。3）具有使油水混合物中一种液体分散到另一种液体充足的混合或搅拌。亿万年形成的原油在地层中是油水分离的，只有开采、集输过程中原油和水湍流运动时，强烈混合才形成不同稳定性的原油乳状液。破乳剂是一类能破坏乳状液的稳定性，使分散相聚集起来并从乳状液中析出的化合物。破乳剂有：水、溶剂、无机盐类电解质、对抗型表面活性剂和非离子型表面活性剂等。乳液中加入溶剂或无机盐类电解质,可以改变水相或油相的比重,促使乳状液破坏。例如硫酸钠、硫酸镁和明矾等多价的金属盐都可以破坏分散相微滴表面的双电层，使微滴聚集而析出。正离子型乳化剂不能与负离子型表面活性剂并用，利用这个特性,可以破坏一些乳液。非离子型表面活性剂的破乳效果很好。例如，十八碳醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型醚是一种很有效的原油破乳剂，只要加入少量这种破乳剂，就可以破坏体系的亲水和亲油平衡，促使原油析出水相。破乳机理有以下几点：1）相转移-反向变形机理。加入破乳剂，发生了相转变，即能够生成与乳化剂形成的乳状液类型相反的表面活性剂可以作为破乳剂（反相破乳剂）。这类破乳剂与憎水的乳化剂作用生成络合物，从而使乳化剂失去了乳化性能；2）絮凝–聚结破乳机理。在非离子型破乳剂问世后，由于其相对分子质量远大于阴离子破乳剂，因此，出现了絮凝-聚结破乳理论。这种机理并没有完全否定反相排替破乳机理，而是认为：在热能和机械能的作用下，即在加热和搅拌下相对分子质量较大的破乳剂分散在原油乳状液中，引起细小的液珠絮凝，使分散相中的液珠集合成松散的团粒。在团粒内各细小液珠依然存在，这种絮凝过程是可逆的。随后的聚结过程是将这些松散的团粒不可逆地集合成一个大液滴，导致乳状液珠数目减少。当液滴长大到一定直径后，因油水密度差异，沉降分离。对于非离子型破乳剂：在低温下，非离子型原油破乳剂中环氧乙烷链段以弯曲形式掉入水相，环氧丙烷链段以多点吸附形式吸附在油水界面上。在高温下，环氧乙烷链段从水相向油水界面转移，而环氧丙烷链段则脱离界面进入油相。界面膜的稳定性差，会造成细小液珠的絮凝。3）碰撞击破界面膜破乳机理。这种理论是在高相对分子质量及超高相对分子质量破乳剂问世后出现的。高相对分子质量及超高相对分子质量破乳剂的加量仅几mg/L，而界面膜的表面积却相当大。4）中和界面膜电荷破乳机理:20世纪80年代后，国内外出现了一系列反相破乳剂，大多是阳离子型聚合物。针对O/W型乳状液的破乳，提出了中和电性破乳机理。该机理认为：O/W型乳状液的液滴表面带有负电荷，其Zeta电位达-50mv，致使乳状液相当稳定。阳离子聚合物对O/W型乳状液有中和界面电荷、吸附桥联、絮凝聚结等作用，因此具有良好的破乳性能。5）增溶机理:使用的破乳剂一个分子或少数几个分子就可以形成胶束，这种高分子线团或胶束可增溶乳化剂分子，引起乳化原油破乳。高分子破乳剂为什么破乳效率高的主要原因：(1)高分子原油破乳剂大部分是油溶性的，在W/O型乳状液中比较容易分散，能较快地接触到油水界面，发挥其破乳作用。(2)低分子的表面活性剂往往只有一个亲油基和一个亲水基，而高分子的原油破乳剂在一个大分子中含有多个亲油基团和亲水基团，由于分子内的结构与空间位阻，在油水界面构成不规则的分子膜，比较有利于油水界面膜破裂，而使水滴聚结。(3)由于大分子中有多个亲水基团，具有束缚水的亲合能力，可将大分子附近分散的微小水滴聚结，而使乳化水分离。理想的破乳剂必须具备的条件1）较强的表面活性。这是因为破乳剂有比较高的表面活性，就能保证它优先吸附在油水界面上，降低乳化液滴的表面张力和表面膜的强度；2）良好的润湿性能。破乳剂从原油向乳化水滴扩散、移动、渗透到粒子之间的中间保护层，吸附在粒子和水滴表面、沥青质一胶质颗粒表面、石蜡的结晶体表面上以及粘土等固体粒子表面上，以降低稳定剂粒子之间的内聚力，改变它们的润湿性能，从而破坏保护膜上各粒子之间的接触，其结果是保护膜的强度剧烈降低。显然，如果破乳剂对这些物质没有足够的润湿性能是不可能完成这个任务的；3）足够的絮凝能力。破乳剂的絮凝能力是保证乳化液滴尽可能相互接近以增加碰撞和聚结机会；4）很高的聚结能力。乳化液滴的大小在很宽的范围内变化，它们的直径在几十微米范围内，乳化液表面膜破坏后，如果破乳剂没有足够的聚结能力，小水滴不能立即聚结成大水滴，那么在重力场的作用下仍然达不到沉降脱水的目的，因此，破乳剂的聚结能力也是破乳剂的一个重要性能指标。1、环保存在的主要问题分析2、水基钻井废弃物处理分析3、油气田水处理分析三、油田污染治理分析1、油田环保存在的主要问题1.1对开发区域环境承载力研究不够1.2环保投入计算方法有待改进1.3对环保的经济效益认识观念有待提高1.2环保技术和政策研究缺乏系统性2、水基钻井废弃物处理2.1固化处理基本思路：利用固化剂等作用，将钻井废液由于流动态或半流动态，转化固态，减少水进入并溶解其中污染物的机率；把污染物向环境中转移的速率降低到可以接受的范围。－－降低废液中污染物的溶解性－－隔离污染物向环境中转移的途径（控制水质的自由交换）破胶剂作用的机理破胶剂加入废泥浆后，降低Zeta电位，减少颗粒间的斥力，使其稳定减弱或失去稳定性；可被泥浆中的高分子材料的基团吸附，降低高分子链内的斥力，使高分子链发生卷曲，将失稳的粘土颗粒包裹起来并从钻井废液中分离出来；加入的处理可以同泥浆中的有机物形成溶解度比较小甚至不溶的结合体（络合物），降低了泥浆中有机物的溶解性。固化剂机理（1）石灰加入到泥浆中，首先是反应水解反应2CaO+H2O=2Ca(OH)2新生成的Ca(OH)2有较大的多孔表面，能吸附水中的污染物（主要是大分子有机物）达到去除污染物的目的，尤其是对经过主要药剂处理后的部分完全从水相中分离出来的污染物，有较好的吸附效果。其次，石灰水解后的产物2Ca(OH)2，能提供一定量的Ca2+，进一步同泥浆中的有机物作用，减少污染物的溶解性。第三，石灰水解后的产物2Ca(OH)2，能对增加固化体的强度。固化剂机理（2）水泥固化是一种以水泥为固化基材的一种固化方法。水泥固化的基本原理在于通过固化包容减少有害固体废物的表面积和降低其可渗透性。水泥的水化反应（机理）可以用下列方程式表示：3CaO•SiO2+mH2O=Ca(OH)2+2CaO•SiO2•nH2O2CaO•SiO2+mH2O=2CaO•SiO2•nH2O3CaO•Al2O3+mH2O=3CaO•Al2O3•nH2O4CaO•Al2O3•Fe2O3+mH2O=3CaO•Al2O3•nH2O+CaO·Fe2O3·pH2O废泥浆固化处理工艺废浆破胶剂＊搅拌罐固化剂搅拌罐

废泥浆固化处理工艺流程简图成型或填埋清液排放

破胶剂对废钻井液的破胶效果图1混合液破胶前、后比较图图2混合液破胶前、后残留物的水溶性比较

废泥浆、废泥浆直接固化、废泥浆破胶后固化的固化物浸泡液对比图

影响废泥浆固化效果的主要因素有：1）废泥浆固相含量和密度；2）有机物、无机物；3）温度、湿度；4）固化剂；5）破胶剂；6）pH值。

废泥浆固化效果影响因素分析

高密度废泥浆不破胶直接固化与破胶后固化浸出液中污染物含量分析废泥浆种类项目pH色度COD(mg/L)Cl-(mg/L)总Cr(mg/L)Pb(mg/L)As(mg/L)Hg(mg/L)高密度废泥浆未破胶分析值9.5300倍89557640.970.65未检出未检出高密度废泥浆破胶分析值7.515倍8937800.430.16未检出未检出国标值6~950倍100*0.501.00.500.05中密度废泥浆不破胶直接固化与破胶后固化浸出液中污染物含量分析废泥浆种类项目pH色度COD(mg/L)Cl-(mg/L)总Cr(mg/L)Pb(mg/L)As(mg/L)Hg(mg/L)中密度废泥浆未破胶分析值9.0230倍76855450.560.55未检出未检出中密度废泥浆破胶分析值7.315倍8940210.180.16未检出未检出国标值6~950倍100－－－0.501.00.500.05无害化固化现场应用中的主要问题浸出液pH值较高固化施工过程中质量检测困难……后期整理难度大施工时间长材料运输量大固化固化后体积增大（约30%）后期管理成本高、隐患大解决办法改用固化材料，改善浸出液pH；……改为低碱性固化材料建立施工过程质量快速检测方法；……在破胶和固化阶段能快速检测并判断凝结后的质量提高施工机械化程度;

寻求新的处理技术和方法2.2土地化处理技术主要思路：将钻井废液中的液相分离处理，达标排放或回用，将固相中的污染物降解后，转化成土壤．技术关键：固液分离分离后液相的处理固相处理过程中污染物不向环境转移污染物降解土地化处理技术（1）针对中低密度低污染钻井液1．技术路线固液分离采用化学破胶剂，强制分离；分离出的液相采用特定药剂和设备进行处理；分离出的固相及液相处理后的渣液进行行稳定化处理，降低泥浆中有机物的溶解性，使其中的污染物不会转移到水相或环境中。然后加入一定比例改造后的土壤，利用土壤中丰富的微生物，降解被固定在泥浆中的有机物。降解后剩余的残渣中不含污染物，主要成份般土等添加物转化为土壤的一部分．2、室内研究效果对于不同种