摘要
为了处理在地质钻探过程中产生的废弃冲洗液，结合废弃冲洗液处理工艺流程，开展了FJS-1A型废浆处理设备总体结构设计，介绍了设备的工作原理和主要性能参数。室内试验与青海共和干热岩钻探项目野外试验结果表明，FJS-1A型废浆处理设备所设置的破胶絮凝模块能有效破坏冲洗液的稳定体系，并使固液分层。固液分离模块能有效分离固相和废水，氧化模块能有效处理废水，最终处理废水可达国家污水二级排放标准，满足地质钻探废弃冲洗液的处理需求，实现了一人一机一键操作。该设备的成功研制为绿色勘查提供了有力的支撑。
绿色勘查是以绿色发展为理念，通过运用高效、环保的方法、技术、设备、工艺等进行勘查工作。在地质钻探过程中，应尽量避免环境污染，避免施工过程中对生态环境造成影响，实现勘查和保护共存的效
目前，水基钻井废弃物处理技术主要包括生物处理技术、钻井液水处理、回收技术、钻井废液废水一体化处理、钻井废弃物“不落地”无害化处理、泥浆池就地固化（或无害化）等，技术总体趋于多功能集
美国NEW PARK公司废弃物处理公司开发了一种油田污物净化装置，其主要由污水处理装置、固体颗粒控制装置和钻井液脱水装置等处理单元组成。其中污水处理装置处理单元配备离心机，沉淀池和16~320
国内，程玉生
总的来说，随着绿色勘查逐渐成为勘查行业的基本要求，地质钻探行业钻孔过程中产生的废浆需要进行适当的处理，以保证环境友好性。未来废浆处理技术在解决成本和技术的前提下，极可能朝着反渗透处理方法或者蒸馏处理方法迈进，而地质钻探行业的废浆处理设备的空白也将被逐步填充。受限于地质钻探场地，未来废浆处理设备将以模块化形式出现；受限于人工，废浆处理设备也必将被智能化，以此取代繁杂的人工操作流程，避免浪费人力物力。
经过前期研究，在地质钻探过程中形成了一套流程为破胶、絮凝、固液分离、氧化、固化的完整的废浆处理工艺，基于此处理工艺和废水处理需求，设计了FJS-1A型废浆处理设备。
FJS-1A型废浆处理设备主要包括4个模块，分别为初分离模块、破胶絮凝模块、固液分离模块和氧化模块。其中初分离模块由第一气动隔膜泵和圆振筛组成，破胶絮凝模块主要由破胶絮凝筒、第一计量泵、破胶-絮凝剂药箱及超声波液位传感器组成，固液分离模块由第二气动隔膜泵和压滤机组成，氧化模块由氧化筒、第二计量泵、净水输送泵、氧化剂药箱和超声波液位传感器组成，设备具体结构见
图1 FJS-1A型废浆处理设备结构
1—废浆池；2—第一气动隔膜泵；3—振动筛；4—固相收集箱；5—破胶-絮凝桶；6—第一计量泵；7—破胶-絮凝剂药箱；8—第二气动隔膜泵；9—压滤机；10—净水输送泵；11—氧化桶；12—第二计量泵；13—氧化剂药箱；14—排放口
设备启动后，由第一气动隔膜泵抽取废浆，经圆振筛进行初步分离，大颗粒直接排放，废水进入破胶絮凝筒中，通过第一计量泵进行破胶剂和絮凝剂的添加，同时搅拌，待处理完成后由第二气动隔膜泵抽至压滤机中，压滤机压紧压力18~20 MPa，过滤压力0.4~0.5 MPa，废水由水龙头排出进入废水收集箱，通过净水输送泵抽至氧化筒中，同时通过第二计量泵抽取氧化剂，并搅拌，静置后打开氧化筒下方阀门排放处理后废水。
通过手动控制面板（见
图2 FJS-1A型废浆处理设备手动控制面板
图3 FJS-1A型废浆处理设备自动操作界面
FJS-1A型废浆处理设备整机功率6 kW，设备总体外形尺寸为3800 mm×1800 mm×1800 mm，总质量1.4 t，整机处理能力1
（1）振动筛
外形尺寸：Ø800 mm×800 mm；功率：0.55 kW；滤网目数：30目。
（2）压滤机
外形尺寸：2150 mm×700 mm×860 mm；功率：1.5 kW；样式：板框式；过滤面积：5
（3）搅拌系统
搅拌机功率：0.75 kW；搅拌转速：130 r/min；破胶絮凝搅拌桶尺寸：D700 mm×1035 mm；氧化搅拌桶尺寸：D800 mm×1290 mm。
（4）输送系统
①皮带式有油空压机
电压：380 V；功率：4000 W；容量：90 L；流量：0.6 m³/min；压力：8 bar；质量：113 kg。
②铝合金气动隔膜泵
最大接入气压：0.8 MPa；最大工作流量：40 gal/min（151 L/min）；流体进出口尺寸：1
③净水输送泵
功率：90 W；扬程：3.6 m；流量：3500 L/h。
为有效处理废浆池中的废弃冲洗液，取现场废弃冲洗液进行试验，完成现场处理配方。
试验中选择的破胶剂有GB-2，PJAS，PJCL。絮凝剂选择了XN-1和XN-2，处理结果见
| 编号 | 配方 | 絮体 | 水 | 固相含水率/% |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2%GB-2+0.2%XN-1 | 大且松散 | 出水38%，淡黄色 | 77.2 |
| 2 | 2%GB-2+0.2%XN-2 | 小且松散 | 出水42%，淡黄色 | 75.1 |
| 3 | 2%PJAS+0.2%XN-1 | 大且松散 | 出水26%，黄色 | 78.3 |
| 4 | 2%PJAS+0.2%XN-2 | 大且松散 | 出水34%，黄色 | 77.2 |
| 5 | 2%PJCL+0.2%XN-1 | 小且松散 | 出水38%，淡黄色 | 79.3 |
| 6 | 2%PJCL+0.2%XN-2 | 大且松散 | 出水38%，淡黄色 | 72.5 |
由
图4 破胶剂和絮凝剂加量优选
为了了解FJS-1A型废浆处理设备整体性能及可靠性，于青海共和干热岩现场进行了野外试验。
将主线电源接入控制柜，使用手动模式分别开启各执行器，观察模块运行是否正常，一切正常后切换自动模式，并校准头部超声波液位传感器。向试剂桶中加入筛选好的破胶絮凝剂、氧化剂，于控制面板中设置完成后自动添加试剂。
打开设备主开关和空压机开关，空压机加压至0.8 MPa，设备经过手动模式检查模块后，切换为自动模式，设置废浆池上限液位450 mm，下限液位280 mm，破胶絮凝桶液位上限400 mm，下限80 mm，氧化桶液位上限400 mm，下限80 mm；设置破胶絮凝剂添加100 s，搅拌后静置50 s，设置氧化剂添加50 s，搅拌后静置50 s。
（1）点击操作界面上的“停机中/运行中”按钮（1 s），启动运行程序（绿色指示灯亮）。
（2）废浆池液位超过设定值上限450 mm，抽泥泵和振动筛自动启动，此时破胶絮凝桶液位低于设定值80 mm。
（3）当破胶絮凝桶液位超过设定值上限，抽泥泵与振动筛自动停止，同时启动搅拌器与破胶絮凝剂计量泵，100 s后搅拌继续，搅拌50 s后显示破胶絮凝完成（见
图6 废弃冲洗液破胶絮凝
（4）液压油泵自动开启，压滤机自动压紧，压紧压力18 MPa。
（5）压滤泵在破胶絮凝桶超过液位值上限400 mm和压滤机压力18 MPa后自动启动，开始压滤，过滤压力0.4~0.5 MPa。压滤出水情况见
图7 压滤机进行固液分离
（6）滤液收集桶中的液位超过高位设定值后，滤液桶内的滤液抽水泵将滤液输送至氧化桶，直至滤液桶低位，自动停止滤液泵运行，前述动作循环往复进行。
（7）氧化桶液位达到高位设定值400 mm，停止滤液抽水泵运行，同时启动氧化剂计量泵和搅拌器，氧化结束后，出水情况见
图8 氧化后出水
| 项目 | 废浆原始污 染指标值 | 处理后污 染指标值 | 国家污水 排放标准 |
|---|---|---|---|
| 废水外观 | 黑色液体 |
无色透 明液体 |
无色透 明液体 |
| pH值 | 9.2 | 7.83 | 6~9 |
|
COD值/（mg· | 4232 | 60.4 | ≤150 |
|
BOD5值/（mg· | 1209 | 17.3 | ≤30 |
| 色度/倍 |
3×1 | 2 | ≤80 |
|
悬浮物/（mg· | 384000 | 63 | ≤150 |
|
石油类/（mg· | 0.421 | 0.45 | ≤10 |
|
总汞/（mg· | 0.085 | 0.000058 | ≤0.05 |
|
总铬/（mg· | 7.48 | 0.011 | ≤1.5 |
|
六价铬/（mg· | 0.007 | 0.008 | ≤0.5 |
|
总砷/（mg· | 2.8 | 0.000355 | ≤0.5 |
|
总镉/（mg· | 0.196 | 0.000231 | ≤0.1 |
|
总铅/（mg· | 0.38 | 0.000102 | ≤1 |
由
应用废浆处理设备共处理废弃冲洗液1.2 m³，共出清水605 L，经处理后排放的清水为625 L（包含添加的液体氧化剂），共计花费时间约1.5 h。废浆处理设备在手动模式下各部件运行正常，在自动模式下运行逻辑合理，且各模块配合良好，达到了一人一机处理废弃冲洗液的设计目的。从处理结果来看，经废浆处理设备处理后的废水已经达到了国家二级排放标准以内。
（1）基于废浆处理工艺流程研制的FJS-1A型废浆处理设备为地质钻探行业提供了一种可靠的废浆处理设备。
（2）FJS-1A型废浆处理设备具有体积小、质量轻、模块化和智能化的特点，可以实现一人一机一键处理废浆。
（3）针对青海共和干热岩钻探废浆处理，FJS-1A型废浆处理设备较好的处理了部分废浆，处理后的废水，达到了污水国家二级排放标准。FJS-1A型废浆处理设备为绿色勘查提供了有力支撑。
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