在石油勘探活動(dòng)中，諸如鉆井、壓裂及原油脫水等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量廢水。這類水體通常富含有機(jī)物質(zhì)，呈現(xiàn)深色并伴隨異味，且含有毒性成分。若直接排放，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。因此，如何有效去除污水中的無(wú)機(jī)鹽與有機(jī)物，并實(shí)現(xiàn)水體脫色澄清，使其符合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，成為一項(xiàng)亟待深入探討與實(shí)踐的課題。

一、臭氧理化特性、用途及優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 臭氧的物理特性

臭氧（英文名：ozone）在常溫常壓下表現(xiàn)為帶有特殊氣味的氣體，其分子量為47.9982。該氣體在水中的溶解能力遠(yuǎn)超氧氣，可達(dá)十倍以上。通常，水中濃度為1×10??時(shí)對(duì)應(yīng)1mg/L。需注意的是，長(zhǎng)期暴露于濃度超過(guò)0.1×10??的臭氧環(huán)境會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生負(fù)面影響。

1.2 臭氧的化學(xué)結(jié)構(gòu)及制取

作為氧元素的同素異形體，臭氧（O?）具有V形分子結(jié)構(gòu)，是唯一兼具不對(duì)稱性、反磁性與極性的單質(zhì)分子。其制備手段涵蓋化學(xué)合成法、電離輻射法及紫外線照射法等多種途徑。

1.3 臭氧氧化性

臭氧作為高效氧化物質(zhì)，具備極強(qiáng)的氧化能力。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比，其在水環(huán)境中的氧化還原電位僅次於氟元素。鑒于氟在水中會(huì)反應(yīng)生成HF酸而無(wú)法穩(wěn)定存在，臭氧遂成為水處理領(lǐng)域氧化效能最強(qiáng)的單質(zhì)氧化劑。其在完成氧化反應(yīng)后分解為氧氣逸散，不殘留污染物，符合綠色環(huán)保理念。

臭氧與其他物質(zhì)氧化還原電位對(duì)比表

1.4 臭氧化學(xué)反應(yīng)

（1）臭氧與無(wú)機(jī)物反應(yīng)

除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。臭氧可以將過(guò)渡 金屬元素氧化到較高或最高氧化態(tài)，形成更難溶的氧化物，人們常利用此性質(zhì)把污水中 Fe²⁺、 Mn²⁺及 Pb、Ag、Cd、Hg、Ni 等重金屬離子除去。

（2）臭氧與有機(jī)物反應(yīng)

①與氰化物反應(yīng)：2CN-+3O₃+H₂O=2CO₂+N₂+ 2OH^-+2O₂；生成二氧化碳、氮?dú)夂脱鯕?，使得氰化物（如：聚丙烯氰胺）毒害性減弱或消失。

②與烯烴化合物反應(yīng)：R₁C=CR₂+O₃→HOO–（R₁C）–G + R₂C =O；G 可以是 OH、OCH₃、OCCH₃ 等。烯烴雙鍵斷裂，分解成醛和酸。

③與芳香族化合物反應(yīng)：與二甲苯反應(yīng)生成 CO2和 H2O；與苯酚、苯、萘、蒽反應(yīng)，生成丁醛、草酸等有機(jī)酸。

④與氨基酸、DNA、RNA 反應(yīng)：如與氨基酸反應(yīng)生成氨基醇，破壞 DNA、RNA 分子鏈。

⑤與有機(jī)胺的反應(yīng)：與羥基胺生成硝基化合物，與氨基醇生成氨基醛和有機(jī)酸。

1.5 臭氧的氧化性用途及優(yōu)缺點(diǎn)

該技術(shù)廣泛應(yīng)用于消毒滅菌、污水凈化、漂白脫色、異味消除及醫(yī)療領(lǐng)域。在水處理方面展現(xiàn)卓越性能，能有效滅活微生物、降解腐殖質(zhì)、控制TOC指標(biāo)并改善水質(zhì)。

臭氧優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下：

（1）優(yōu)點(diǎn)：臭氧的殺菌能力不受 pH 值變化和氨的影響；它的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時(shí) 發(fā)生的（在水中臭氧濃度 0.3～2mg/L 時(shí)，0.5～1min 內(nèi)就可以致死細(xì)菌），并且用量小，如 使大腸桿菌殺滅率達(dá) 99%，所需臭氧水藥劑量?jī)H是氯的 0.0048%；由于臭氧的氧化力極強(qiáng)， 不但可以殺菌，且還可以與有機(jī)物反應(yīng)除去水中的色味等有機(jī)物；從凈化水和空氣的角度來(lái) 看，由于其分解快而沒(méi)有殘留物質(zhì)存在是臭氧的一大優(yōu)點(diǎn)。

（2）缺點(diǎn)：性能不穩(wěn)，只能隨用隨生產(chǎn)，不適于儲(chǔ)存和輸送；有一定毒性危害性；對(duì)金 屬和橡膠有腐蝕性（應(yīng)存放于耐腐蝕橡膠或不銹鋼容器中）。

二、油田污水的處理

2.1 油田污水的來(lái)源及處理難點(diǎn)

油田廢水主要包含鉆井液返排液、壓裂返排液及原油脫水三個(gè)來(lái)源。處理難點(diǎn)在于其復(fù)合特性：既保持膠體穩(wěn)定性，又含有難溶鹽類、多種離子、原油組分、有機(jī)氰及不飽和氮化合物等復(fù)雜成分，導(dǎo)致水體顯色且具有生物毒性，同時(shí)可能存在微生物污染。

2.2 污水處理化學(xué)藥劑的選擇及作用

（1）選擇臭氧，處理污水中的不飽和有機(jī)胺、不飽和雙鍵碳?xì)浠衔铩⒂袡C(jī)氰等物質(zhì)， 消除污水毒性、去除污水顏色；（例如：可降低聚丙烯化合物和羧甲基纖維素及硫醇的危害）。

（2）選擇生石灰的飽和水溶液，及調(diào)節(jié)水的 pH 值到 8～12，又可以使碳酸鹽和硫酸鹽產(chǎn) 生沉淀；同時(shí)，使得臭氧加快析出和分解。

（3）選擇以破膠劑、絮凝劑為基礎(chǔ)的復(fù)配其它藥劑組成的脫穩(wěn)劑，破壞污水的膠體穩(wěn)定性，使得污水中的化合物結(jié)成絮體，在水中析出。

（4）根據(jù)污水的電性，選擇相應(yīng)的離子型聚丙烯酰胺水溶液，利用其高分子長(zhǎng)鏈交聯(lián)絮 體，高分子長(zhǎng)鏈的包裹效應(yīng)，增大水中成絮體的顆粒體積，增加其穩(wěn)定成團(tuán)性，以便于工藝 設(shè)備的處理。

2.3 與污水化學(xué)反應(yīng)及產(chǎn)物

臭氧在催化劑作用下與污水反應(yīng)產(chǎn)生無(wú)機(jī)物主要為：碳酸鈣、硫酸鈣、碳酸鎂等；

A₂++CO₃ ^2-=ACO₃；A₂++SO₄ ^2-=ASO₄；（A 可以是 Ca、Mg 及其他可沉淀金屬離子）；與有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn) 生為醛、有機(jī)酸、硝基化合物，并有部分轉(zhuǎn)化為 CO2、H2O 和氮?dú)馀c氧氣。

三、深圳科力邇CDOF技術(shù)介紹

CDOF- Cyclonic Dissolved Ozone Flotation unit,是深圳科力邇公司的專利技術(shù)，集成了臭氧多重催化氧化技術(shù)、水力空化技術(shù)和旋流氣浮技術(shù)，為國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)的具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高效氧化和氣浮一體化裝置，能夠高效、快速去除污水中石油類、懸浮物、膠體、COD、細(xì)菌等多種污染物。該裝置由制氧系統(tǒng)、臭氧發(fā)生系統(tǒng)、臭氧高效投加系統(tǒng)、多重催化反應(yīng)系統(tǒng)和旋流溶氣氣浮系統(tǒng)組成。