发明内容

本发明的目的在于提供一种水基钻井废弃物的一体化处理方法及应用。本发明提供的处理方法对水基钻井废弃物进行处理，将泥浆中的废水和超细颗粒无害化处理并资源化利用，不需要固液分离，处理步骤简单，成本低，能利用无害化处理物来制作混凝土预制件。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

两步法无害资源化处理水基钻井废弃物的工艺，包括以下两步步，

S1：水基钻井废弃物无害化处理。在水基钻井废弃物中加入破胶剂、氧化剂、固化剂和促凝剂。该过程将泥浆破胶，使超细颗粒团聚，降低COD并将有毒有害物质快速固化，从而达到水基钻井废弃物的无害化处理。将处理物晾干或晒干,并破碎成1-10mm，得到固体G1。

钻井过程中会加入了大量的有机物，致使水基钻井废弃物中土颗粒表面活性增加，因此其自脱稳难度很大，需要加入破胶剂。破胶剂的原理主要是改变钻井废弃物的物理、化学性质，破坏土颗粒表面的胶体体系，促使悬浮的细小颗粒絮凝成较大的絮凝体。加入氧化剂是利用氧化作用将钻井废弃物中的有机物氧化分解成小分子，降低COD。加入固化剂是促使钻井废弃物中的土颗粒进一步连接在一起，并将其中的有毒有害物质固定。固化原理主要是利用高分子的长链，其表面带有亲水基团的长链，亲水基团通过氢键及阳离子交换作用于土颗粒形成紧密的连接结构，而主链上具有疏水性长链缠绕在土颗粒表面及空隙内形成网状膜结构，并将有毒有害物质进一步缠绕入网状结构，增强土颗粒的连接，并结合水泥等胶结料将土颗粒与有毒有害物质固化成整体，即减少了细微土颗粒的分散，又降低了COD。加入促凝剂是加快钻井废弃物的固化时间，其机理主要是促凝剂的加入会引起一系列的物理化学反应，使泥浆结构更致密，凝固时间更短。

S2：资源化利用。将一定比例的水泥、沙子、石头和G1混合，加入适量的水、增强剂和促凝剂，搅拌均匀，装入模具振动成型，之后脱模养护，制成达标的预制件。

增强剂的加入是为了增加混凝土的强度，增强剂能激发土粒活性并和水泥发生一系列反应，形成针状网络结构，增加强度。

步骤S1中破胶剂包括但不局限于硫酸铝和氯化亚铁，加入量为1％-8％。

步骤S1中氧化剂包括但不局限于次氯酸钙、过硫酸钠和过碳酸钠等，加入量为1％-5％。

步骤S1中固化剂包括但不局限于硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏和石灰等，加入量为5％-20％，以及丙烯酸乳液、环氧树脂和聚丙烯酰胺，加入量为1‰-1％。

步骤S1和S2中促凝剂包括但不局限于铝酸盐、水玻璃和硅酸盐等，加入量为1％-10％。

步骤S1中水基钻井废弃物固化后晾干或晒干将硬化，超细颗粒减少，将其破碎成粒径为1-10mm的小颗粒，使其能加入混凝土而不引起不良反应。

步骤S2中增强剂包括但不局限于氧化钙、氢氧化钠和硫酸铝等。加入量为1％-5％

步骤S2中水泥为通用硅酸盐水泥，比例为10％-30％。

步骤S2中沙子为普通建筑用沙，比例为0-10％。

步骤S2中石头为普通建筑用石头，比例为40％-60％。

步骤S2中G1比例为10％-40％。

步骤S2中加水量为水泥质量的50％-90％。

步骤S2中模具采用边长为120mm，深30mm的六棱柱预制件模具，成型前在模具内壁均匀涂一层脱模剂(矿物油)，振动台频率为45-55Hz，振动时间为5-20min。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果为：

1、本发明首次采用两步法高效无害处理水基钻井废弃物，不再需要固液分离。通过破胶、氧化、固化及胶黏的方式，对泥浆中有毒有害物质进行降解螯合吸附，形成稳定的固化体，同时还能使超细颗粒团聚，增加粒径。本发明处理工序简单，成本低，降低了二次污染，属于绿色环保技术。

2、本发明首次将固化后的水基钻井废弃物应用在混凝土制品中。采用固化技术将钻井废弃物硬化，并利用增强剂的激发作用提高了添有水基钻井废弃物混凝土的强度，使固化水基钻井废弃物能加入混凝土而不引起不良反应。本发明具有很高的实际应用价值。