臭氧在油田污水凈化工藝中的應(yīng)用探析

楊東輝

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

關(guān)鍵詞：臭氧 油田污水 凈化工藝 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（b）-0111-01

在開(kāi)采石油的過(guò)程中，壓裂、鉆井和原油脫水等環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，其中含有大量的有機(jī)物且具有毒性，如果任意排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。因此，采取有效的工藝處理方式凈化污水，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)于保護(hù)和改善人們生活環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。而臭氧以其特有的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，在油田污水凈化中發(fā)揮著重要的作用。

1 臭氧的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)

1.1 臭氧物理性質(zhì)

臭氧在常溫常壓下為淡藍(lán)色氣體，具有魚(yú)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(zhǎng)期呼吸大于0.1×10-6的臭氧，將會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。

1.2 臭氧化學(xué)結(jié)構(gòu)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(duì)稱結(jié)構(gòu)、反磁性的極性單質(zhì)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(xué)法、光化學(xué)法和電暈放電法等。

1.3 臭氧的氧化性

臭氧為強(qiáng)氧化劑，具有很強(qiáng)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(huì)在水中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成HF而無(wú)法存在，所以臭氧成為水中氧化性最強(qiáng)的氧化劑，其在氧化物質(zhì)后，會(huì)變成氧氣飄散在空氣中，不會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染，為綠色環(huán)保型的氧化劑。

1.4 臭氧應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

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

2 油田污水處理中的難點(diǎn)、藥劑的選擇與化學(xué)原理

2.1 油田污水處理中的難點(diǎn)

油田的污水主要來(lái)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(zhì)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(shí)，污水中還含有原油、細(xì)菌、不飽和有機(jī)氮和有機(jī)氰等復(fù)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(xué)藥劑主要為三種：第一種為臭氧，可以處理污水中有機(jī)氰和不飽和有機(jī)胺等物質(zhì)，消除午睡的顏色與毒性；第二種為生石灰水溶液，可以調(diào)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(chǔ)的脫穩(wěn)劑，破壞污水膠體的穩(wěn)定性，使其結(jié)成絮體析出。

2.3 臭氧與油田污水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物

臭氧可以在催化劑的作用下，與油田污水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣、碳酸鎂和硫酸鈣等，從而析出重金屬離子；同時(shí)臭氧還可以與油田污水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，生成醛、硝基化合物和有機(jī)酸，以及二氧化碳和水等，從而降低污水中有機(jī)物的含量，減少其對(duì)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(jīng)污水泵輸送到帶有攪拌器的絮凝槽中，結(jié)合經(jīng)計(jì)量泵輸送的脫穩(wěn)劑和氫氧化鈣飽和溶液，經(jīng)過(guò)攪拌器的攪拌，絮凝槽底部會(huì)出現(xiàn)黃褐色的沉淀物，再利用泵將其輸送到壓濾機(jī)。同時(shí)，溶脹的高分子溶液經(jīng)計(jì)量泵也加入到壓濾機(jī)中，兩者形成的絮體在增至黃豆粒大小的時(shí)候，經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)進(jìn)行壓實(shí)并排放到特定的容器中。

從絮狀物中脫出的色水，進(jìn)入到催化反應(yīng)器與緩沖罐，經(jīng)過(guò)催化反應(yīng)，對(duì)其進(jìn)行脫色、除菌和除有機(jī)物后，再流入組合的過(guò)濾器過(guò)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(jīng)換熱器氣化后，再經(jīng)流量控制器進(jìn)入電離式臭氧發(fā)生器中，產(chǎn)生的臭氧通入緩沖罐中與污水發(fā)生氧化反應(yīng)，去除污水的顏色、細(xì)菌和有機(jī)物等。

藥劑配置的濃度和加藥計(jì)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(dāng)污水流量為10～15 m/h的時(shí)候，絮凝劑的體積流量和氫氧化鈣過(guò)飽和溶液的體積量為其10%～12.5%左右。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，將臭氧應(yīng)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(shì)，其工藝流程的思路正確合適，選用的化學(xué)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(shí)踐應(yīng)用中也效果顯著，值得推廣應(yīng)用。

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