高级氧化技术在油田水处理中的应用

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1、高级氧化技术在油田水处理中的应用刘书孟(上海交通大学环境科学与工程学院)摘要:概述了高级氧化技术的基本原理和发展历程，介绍了臭氧氧化、二氧化氯氧化及光催化氧化等典型的高级氧化技术及其在水处理中的应用进展情况。结合目前油FH水处理中出现的新问题，如硫酸盐还原菌含量高、有机物浓度高、微生物易于繁殖以及结垢严重等现象，对高级氧化技术在油［□水处理中的应用前景进行了论述。同时提出应进一步加强对油田采出污水杀菌、油田水的灭藻和除泥、油田地面水体油污染控制等方面的研究。关键词：高级氧化技术臭氧氧化二氧化氯氧化光催化氧化油田水处理技术0、引言高级氧化

2、技术(AdvancedOxidationTechnologies,AOTs)是通过产生軽基自由基H0•而将污染物氧化降解的技术。高级氧化技术的出现最早可追溯到十九世纪，1894年Fenton发现Fe2+和H202混合后可以产生H0・自由基［1］,H0-自由基通过电子转移等途径可使水中的有机污染物氧化为二氧化碳和水，从而使有害物质降解。可以说Fenton揭开了高级氧化技术发展的序幕。1935年Weiss提出03在水溶液中可与0H—反应生成H0•自由基［2］,1948年Taube和Bray在实验中发现H202在水溶液中可以离解成H02-,可

3、诱发产生H0•自由基，随后03和H202复合的高级氧化技术被发现。20世纪70年代,Prengle>Cary等率先发现光催化可产生110•自由基［3,4］,吹响了光催化高级氧化研究的号角。近二十多年，高级氧化技术，以其巨大的潜力及独特的优势逐渐成为环境学科领域竞相研究的热点，并迅速在水处理中得到广泛应用。本文介绍几种典型的高级氧化技术，并就其在油田污水处理中的应用进行探讨。1、臭氧氧化臭氧是一种优良的强氧化剂，氧化电位高，能够氧化许多有机物，如蛋白质、氨基酸、有机胺、链型不饱和化合物、芳香族、木质素和腐殖质等。目前在水处理中，臭氧主要用

4、于废水的三级处理以及受有机物污染水源的给水处理。采用臭氧氧化法不仅可以有效地去除水中的有机物，而且反应速度快，设备体积小。尤其是水中含有酚类化合物时，臭氧处理可以去除酚所产生的恶臭。其次，废水中所含的某些有机物，如表面活性剂(ABS)等，微生物无法将其分解，而臭氧却很容易氧化分解这些物质。此外，臭氧还是一种有效的消毒剂，杀菌效果好、速度快，而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间，其受pH值、水温及水中氨量的影响较小。江祥明［5］等研究了臭氧氧化降解石油类污染物反应过程中，pH值、反应接触时间、臭

5、氧浓度等因素对反应历程的影响，研究结果表明：经臭氧氧化深度处理后的含油废水，水质可以达到回用水标准；含油废水浓度在12mg/L以下时，臭氧浓度为2.88mg/L,接触时间10min后，去除率可达到95%以上；臭氧氧化处理含油废水，在碱性条件下，废水的处理效果好于酸性条件;臭氧对废水中油类污染物的去除作用受流速的影响，流速较大时，臭氧与污染物的接触时间相对较短，去除效果变差，因此利用臭氧进行含油废水深度处理时，一定要严格控制废水流速。张刚［6］等开展了臭氧杀灭油田污水中硫酸盐还原菌(SRB)的实验研究，结果表明：臭氧投量的适宜范围为0.4

6、~0.66mg/L,接触反应时间t>2.5min,Ct>2.0mg/L•mine在此条件下，能满足回注水质标准中的细菌学指标。他们还建立了臭氧杀灭SRB的动力学模型。刘书孟，上海交通大学环境科学与工程学院博士研究生，主要从事油［□水处理方面的研究。通信地址：上海市闵行区东川路800号A0216091信箱，200240油气田环境保护治理技术2、二氧化氯氧化二氧化氯是一种黄绿色气体，具有与氯相似的刺激性气味。二氧化氯分子中具有19个价电子，有一个未成对价电子。这个价电子可以在氯与两个氧原子之间游动，因此，它本身就像一个游离基，这种特殊的分子

7、结构决定了C102具有强氧化性。从它在水中发生的反应可以看岀，二氧化氯遇水迅速分解，生成多种强氧化剂,如HC103、HC102、C12、H202等,并能产生多种氧化能力极强的活性基团。作为水的消毒剂，二氧化氯的杀菌活性在很宽的pH值范围内都比较稳定。当pH值为6.5时，0.25mg/L的二氧化氯和氯对大肠杆菌1min的杀灭率相似；当pH值为8.5时，二氧化氯保持相同的灭杀率，而氯气则需要5倍的时间，故二氧化氯对于高pH值的石灰软化水无疑是合适的消毒剂。二氧化氯同样能有效地杀死其它的传染性细菌。此外，二氧化氯具有足够的稳定性。在实验室中以

8、PE管模拟居民小区管路系统，低浓度的二氧化氯(浓度为1mg/L左右)经过21d的衰减，浓度仍可达0.2mg/Lo根据美国标准，0.2mg/L的二氧化氯就可以起到杀菌的效果［7］。黄延林［8］等人做了用二氧化