臭氧在油田污水凈化工藝中的應用探析

楊東輝

摘 要：該文從臭氧的性質與優(yōu)點出發(fā)，并分析了油田污水凈化處理中的難點所在、藥劑的選擇與化學原理，闡述說明了臭氧在油田污水凈化處理中的工藝過程，為更好地消除油田污染提供借鑒性的意義。

關鍵詞：臭氧 油田污水 凈化工藝 應用

中圖分類號：X741 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0111-01

在開采石油的過程中，壓裂、鉆井和原油脫水等環(huán)節(jié)都會產生一定量的廢水，其中含有大量的有機物且具有毒性，如果任意排放，將會對環(huán)境產生嚴重的污染。因此，采取有效的工藝處理方式凈化污水，使其達到排放標準的要求，對于保護和改善人們生活環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。而臭氧以其特有的性質和優(yōu)點，在油田污水凈化中發(fā)揮著重要的作用。

1 臭氧的性質和優(yōu)點

1.1 臭氧物理性質

臭氧在常溫常壓下為淡藍色氣體，具有魚腥味，其分子量約為48，在水中的溶解性約為氧氣10倍以上。通常情況下，1×10-6的臭氧其在水中濃度為1 mg/L，如果長期呼吸大于0.1×10-6的臭氧，將會對人體產生危害。

1.2 臭氧化學結構和制取方法

臭氧為氧氣的同素異形體，其分子形狀呈V型，是唯一的具有不對稱結構、反磁性的極性單質分子。臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下即可分解為氧氣，制取的方法主要為電化學法、光化學法和電暈放電法等。

1.3 臭氧的氧化性

臭氧為強氧化劑，具有很強的氧化性，其在水中的氧化還原電位為2.07mV，僅次于氟。由于氟會在水中發(fā)生化學反應，生成HF而無法存在，所以臭氧成為水中氧化性最強的氧化劑，其在氧化物質后，會變成氧氣飄散在空氣中，不會對大氣環(huán)境產生污染，為綠色環(huán)保型的氧化劑。

1.4 臭氧應用的優(yōu)點

臭氧殺菌能力不會受到酸堿值變化的影響，其消毒滅菌的作用同時發(fā)生，并且用量較少；臭氧化能力強，既可以除菌，又可以去除水中含有色味的有機物；臭氧分解快，不存在殘留物質，不對環(huán)境造成二次污染。

2 油田污水處理中的難點、藥劑的選擇與化學原理

2.1 油田污水處理中的難點

油田的污水主要來源于鉆井液與返排液、壓裂的返排液和原油處理的污水等，這三者相互混合，不僅具有膠體物質的穩(wěn)定性，而且還含有非常難溶的硫酸鹽與碳酸鹽，以及重金屬離子。同時，污水中還含有原油、細菌、不飽和有機氮和有機氰等復雜的成分，使污水帶有顏色與毒性。

2.2 油田污水處理的藥劑選擇

油田污水處理所選擇的化學藥劑主要為三種：第一種為臭氧，可以處理污水中有機氰和不飽和有機胺等物質，消除午睡的顏色與毒性；第二種為生石灰水溶液，可以調節(jié)水的酸堿值，并使硫酸鹽與碳酸鹽沉淀，加快臭氧的析出與分解；第三種為以破膠劑和絮凝劑為基礎的脫穩(wěn)劑，破壞污水膠體的穩(wěn)定性，使其結成絮體析出。

2.3 臭氧與油田污水發(fā)生的化學反應和產物

臭氧可以在催化劑的作用下，與油田污水發(fā)生化學反應，生成碳酸鈣、碳酸鎂和硫酸鈣等，從而析出重金屬離子；同時臭氧還可以與油田污水中的有機物發(fā)生反應，生成醛、硝基化合物和有機酸，以及二氧化碳和水等，從而降低污水中有機物的含量，減少其對環(huán)境的破壞。

3 臭氧在油田污水凈化中的工藝流程和藥劑配量

油田污水經污水泵輸送到帶有攪拌器的絮凝槽中，結合經計量泵輸送的脫穩(wěn)劑和氫氧化鈣飽和溶液，經過攪拌器的攪拌，絮凝槽底部會出現(xiàn)黃褐色的沉淀物，再利用泵將其輸送到壓濾機。同時，溶脹的高分子溶液經計量泵也加入到壓濾機中，兩者形成的絮體在增至黃豆粒大小的時候，經過壓濾機進行壓實并排放到特定的容器中。

從絮狀物中脫出的色水，進入到催化反應器與緩沖罐，經過催化反應，對其進行脫色、除菌和除有機物后，再流入組合的過濾器過濾到其中含有的碳酸鈣而形成清水流入清水槽中。液氧罐中液氧經換熱器氣化后，再經流量控制器進入電離式臭氧發(fā)生器中，產生的臭氧通入緩沖罐中與污水發(fā)生氧化反應，去除污水的顏色、細菌和有機物等。

藥劑配置的濃度和加藥計量：1 m的清水中要加入50 kg的脫穩(wěn)劑和25 kg的生石灰，其酸堿值要控制在8～11之間，當污水流量為10～15 m/h的時候，絮凝劑的體積流量和氫氧化鈣過飽和溶液的體積量為其10%～12.5%左右。

4 結語

總之，將臭氧應用于油田污水的凈化處理中，具有綠色環(huán)保和可分解的優(yōu)勢，其工藝流程的思路正確合適，選用的化學藥劑劑量有限，在處理污水中需要投入的成本較低，具有操作性與可行性，在實踐應用中也效果顯著，值得推廣應用。

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