摘要：随着油田的持续开发，原油开采难度不断增大，各种注采措施的应用，加重了油田采出液的污染程度，给油田污水处理增加难度。为了提升油田污水的处理效果，系统分析了臭氧氧化法、Fenton 试剂氧化法、半导体光催化氧化法及高铁酸盐类氧化法等深度氧化技术，对油田污水处理具有一定参考意义。

           关键词：油田污水；氧化处理

           前 言

            随着油田进入开发中后期，原油含水率不断上升，开发难度增加，为了提升原油开发效果，聚合物驱油应用越来越普遍，聚丙酰胺化学剂大量应用于原油开发中，采油污水中含有大量的聚合物，污水处理难度增大，常规的污水处理方法如电化学法、沉降法、膜分离法、吸附法等净化效果不好，处理速度慢，导致油田污水量不断增加。为了提升对含聚合物污水处理效果，油田企业加强了对化学氧化法的研究，以高铁酸钾（K2FeO4）和 Fenton 为氧化剂的化学氧化法是一种有效的污水处理方法。

          1 油田污水特点

          油田采油工艺技术不同，产生的污水类型也不同，常见的油田污水主要有普通油田采出液、洗井污水、洗盐污水及三次采油产生的污水。目前我国主要油田多进入开发中后期，大多采用注水开发的方式，高压水注入油层后，将原油从地层中驱动出来，达到注水开发的效果。随着注水开发的持续进行，地层原油不断被开采出来，随着时间的推移，原油含水率上升，通常在注水开发的前两年油井采出液中不含水，之后含水率会以 0.5%到 2%的速度上升，油井采出液中含水率不断上升，必须进行净化处理。

            油井采出液是含油污水的主要来源，未经处理的含油污水是一种多相混杂的体系，通常含有气相、液相、固相混合物及多种溶解盐类，含油污水的性质受到原油性质、地层水性质、注入水的性质、脱水工艺技术等影响，水体中污染物的类型、浓度、化学性质差别较大，经过检验，油田污水中通常含有以下污染物：①固相颗粒。油田污水中含有的固相颗粒粒径多在 100μm 以下，呈悬浮状态； ②胶体颗粒粒径多在 1μm 以下，胶体由细菌有机物、结垢产物等组成；③原油。这里的原油以浮油、分散油和乳化油的形式存在，分散油小于 100μm，浮油大于 100μm，乳化油小于 10μm，含量较少；④溶解物质。含油污水中含有大量溶解物质，在溶液中呈离子状态或者低分子量形式存在。

            总体来说，油田污水具有排量大、高含油、固相物质多、矿化度高的特点，并且不同油田、不同脱水工艺水体性质差别较大，对环境污染严重，必须采取合理的污水处理工艺进行处理，杜绝含油污水的随意排放。

           2 油田污水深度氧化技术发展现状

         随着各种采油工艺的使用，进入水体中的化学物质种类和数量越来越多，对自然环境造成了严重的危害。由于化学物质性质较稳定，常规的处理方法难以起到好的净化效果。对于难以降解的有机物，生物处理技术处理效果不好，可以使用非生物处理技术，如萃取、吸附、化学沉淀、膜分离等技术。化学氧化技术在污水处理方面应用效果显著，应用范围越来越广，特别是对于有机污染物，化学氧化剂处理效果较好，能够将有机物转化为二氧化碳、水及其它物质，达到净化的效果。

           实践表明，生物法无法降解的有机物，采用普通的氧化法难以净化，要求氧化剂具有较强的氧化能力，能够产生氢氧自由基的氧化剂能够起到较好的降解有机物的作用。氢氧自由基和 Fe（IV）在水体中可以形成较高的电极电位，比普通氧化剂具有更好的氧化效果。深度氧化技术不同于普通氧化技术，主要表现在以下几个方面：①氧化剂能够产生大量的氢氧自由基，可以作为反应的中间产物，有利于后续的反应。氢氧自由基亲和力能力强，能够将有机物饱和烃中的氢离子吸引过来，使有机物氧化，达到降解有机物的目的；②氢氧自由基能够将污水中的污染物降解为水、二氧化碳及盐类物质，达到净化的效果；③强氧化剂反应速度快，效率高；④强氧化剂形成的氢氧自由基氧化效果好，能够氧化各种类型的有机物，适应性较好；⑤氧化剂对反应温度和压力没有特殊要求，比较平稳；⑥氧化反应无需强酸或强碱，反应过程也易于控制；⑦氧化处理技术既可以单独使用，也可以和其它处理技术一起使用，比如，可以结合生物处理技术，作为生物处理技术的前处理手段，达到较好的净化效果；⑧氧化处理易于操作，便于管理。

           3 深度氧化技术原理及应用

           深度氧化技术处理污水效果较好，根据氧化剂和反应原理的不同，可以分为芬顿类试剂氧化法、半导体光催化氧化法、臭氧氧化法及高铁酸盐类氧化法。

           3.1 芬顿类试剂氧化法

           芬顿类试剂（Fenton）具有较强的氧化性，反应过程中，主要是双氧水与二价铁离子反应生成氢氧自由基，氢氧自由基具有较强的亲和能力，导致其氧化能力强。氢氧自由基与有机物反应能够将有机物氧化成二氧化碳和水，从而降低废水的 COD，当废水呈碱性时，能够生产氢氧化铁，将废水 PH值提到酸性后，氢氧化铁具有较强的吸附和凝聚能力，能够较好的去除废水中的悬浮物。

            芬顿类试剂由于双氧水分解速度快，氧化反应速度快，氧化效率高，适应性好，能够氧化硫元素、各种硫化物、含硫氧化物等。芬顿类试剂反应既可以作为单独的氧化技术使用，也可以和生物处理技术、吸附法及沉降法组合使用，达到较好的净化效果。

            3.2 臭氧类氧化法

           臭氧具有较强的氧化能力，在处理废水时效率高，不会产生二次污染，正是这些优点，臭氧氧化法得到了广泛的应用。臭氧单独使用由于浓度不高，氧化的效果并不理想，结合紫外线、双氧水、草酸/锰离子等使用效果较好。

           （1）紫外-臭氧法。臭氧结合紫外光能够明显提升氧化的速度，使有机污染物形成大量的活化分子，达到较好的净化效果。紫外线对臭氧氧化起到较好的辅助催化效果，提升了氧化反应的效率。

           （2）臭氧-双氧水氧化法。双氧水的加入，能够促进臭氧的分解，提升反应的速率，此时提高溶液的 PH 值能够进一步加速反应的进行，有利于有机污染物的分解。

           （3）臭氧-草酸/Mn2+氧化法。臭氧-草酸/Mn2+氧化法应用时间比较长，在酸性条件下，锰离子能够与草酸形成络合物，然后与臭氧反应形成氢氧自由基，大大提高了氧化处理效率，有机化合物降解效果较好。

            3.3 半导体光催化氧化法

          半导体光催化氧化法原理是在光照射下光催化剂能够产生电子-孔穴对，能够将水或烃基吸附，形成表面活性中心，表面活性中心对有机污染物具有好的吸附效果，从而形成氢氧自由基，将有机物氧化，从而降解有机物。光催化剂多使用二氧化钛，二氧化钛具有较好的紫外光吸附能力，其颗粒尺寸、晶体形态及表面烃基含量都影响催化效果，能够显著提升净化效果。

            3.4 高铁酸盐类氧化法

           高铁酸钾能够将低价态的铁氧化为高价态的铁，其氧化效果较好，不仅用于油田污水的净化，也应用于生活用水的净化。高铁酸钾极易溶于水，热稳定性不是很强，氧化能力强，能够将低价铁离子转化为高价铁离子，对多种有机化合物及无机化合物氧化效果较好。高铁酸盐溶于水能够生成氢氧化铁，具有较好的絮凝性，能够吸附多种有机物及阴阳离子等，净化效果好。此外，高铁酸钾还具有较好的杀菌效果，对大肠杆菌及其它细菌具有较好的灭菌效果，并且与其它氧化剂，如二氧化锰、高锰酸钾、重铬酸钾等相比，无毒害作用，对人体无副作用。

          4 结束语

          随着油田开发进程不断推进，原油开采难度不断增大，各种注采增产措施的应用，加重了油田采出液的污染程度，油田污水中含有的阴阳离子及有机污染物增多，加大了污水处理的难度，必须加强对污水处理工艺技术的研究。深度氧化技术作为一种有效的污水处理方式，对有机污染物净化效果好，需要进一步加强对芬顿类试剂氧化法、半导体光催化氧化法、臭氧氧化法及高铁酸盐类氧化法研究，针对污水类型及含有物情，提升氧化技术应用效果，达到最佳的净化效果。

            原标题：油田污水深度氧化处理技术探讨

            原作者：王 宇