气浮法含油污水处理技术 1 引言 气浮法就是在含油污水中通入空气(或天然气)或设法使水中产生气体，有时还需加入浮选剂或混凝剂，使污水中粒径为0.25～25um 的乳化油和分散油或水中悬浮颗粒黏附在气袍上，随气泡一起上浮到水面并加以回收，从而达到从含油污水中去除油和悬浮物的目的。 气浮除油技术是随着石油工业的发展而逐步发展起来的，大庆油田设计院在20世纪6O年代就曾在东油库污水站用自制的叶轮浮选机进行过浮选实验，获得了满意的结果。投加100 mg／l的硫酸亚铁，水在浮选池内停留时间为30 min，可使进口含油量为20 315 mg／1的电脱水器排出水(水温5O℃左右)经浮选后含油量降至60．3 mg／l，除油效率为99．7 。1991年大港油田南一站污水处理设计中采用了沈阳特种设备厂生产的仿美四级叶轮浮选机，经投产试运除油效率可达85 ，出水含油为18．8mg／1，除油效果是好的 中原油田文二联、胜利油田102站、青海某油田等含油污水处理站都是从美国全套引进的处理设施，也都采用了叶轮浮选机，后来陆续在胜利油田的草桥、滨一注，冀东油田的柳一转油站等污水处理站都采用了浮选机做为含油污水的处理设备。 2 气浮法分类 根据产生气泡的方法不同，气浮处理技术分为以下三种。 2．1 溶气气浮 溶气气浮是用水泵将废水提升至溶气罐，加压0．3～O.35 MPa(表压)，同时注入压缩空气，使之过饱和，然后瞬间减压，骤然释放出大量密集的微细气泡，从而使气泡和披去除物质的结合体由水中迅速分离，上浮至水面。 2．2 叶轮式气浮(机械式气浮) 叶轮式气浮利用高速旋转的叶轮，将吸入水中的空气剪切成微细气泡，从而使气泡和被去除物质的结合体迅速上升与水分离。 2．3 喷射式气浮 喷射气浮是用将高压力的水(O.3～0．7 MPa)通过喷射器，在喷嘴处产生负压，吸入气介质，经过混合管的强力剪切，使气介质形成细小气泡，小气泡俘获油滴后，上升至液面形成渣。 近几年内各种气浮技术在油田含油污水处理领域应用越来越广泛，因为对于一些密度接近于水的油品，采用自然重力沉降法很难从水中去除，采用气浮法则比较有效，特别是海上平台采出水处理中多采用诱导式气浮装置，而不用自然沉障除油，就是因为气浮处理效果好，设备体积小，适用于平台面积有限的条件。 3 影响气浮处理效果的因素 3 1 气水比 气水比是气浮(浮选)机的重要技术参数。气水比越大，处理效果越好。气泡数量越多，与油珠接触的机会越多．油珠附着在气泡上的机会随之增加，处理效果就会提高。但并不是气水比越大越好，就溶气气浮而言，溶于水中的气体量受温度、压力等条件限制，一般情况下．水温高于40℃时气体在水中的溶解度降低较多。另外，溶气量与气体压强成正比，提高气体压力，可以提高气水比，但过高的压力就会大大增加运行费用，经济上不台算。当然，增加停留时间也可提高气水比，但这种方法降低了设备的使用效率。 3．2 气泡的大小 由于大小不同的气泡受到的浮力不同，它们黏附油滴的能力也不相同，小气泡浮升速度慢，容易捕捉油滴(特别是小油滴)，而大气泡浮升速度快，大油滴容易被它捕捉。但气泡太大，过快的浮升速度使之不容易黏附油滴，而且容易破裂，除油效果不好。 当进口介质含油在1。0～200 mg／l时，溶气气浮的除油率最大。但溶气气浮产生的气水比对除油不利．因为气体在水中的溶解度十分有限，而叶轮式气浮机和喷射式浮选机的气泡尺寸不十分理想，但对气水比却比前两者优越许多，所以当污水含油>200 mg／I时，使用叶轮式气浮和喷射式气浮比较合适。 3 3 含盐量 油田采出水一般都含盐，从几十到几十万mg／1，实验结果表明：含油污水中含盐量增加有利于除油效率的提高。 3，4 气浮药剂 气浮法处理含油污水的效果，在很大程度上受投加药剂的影响，且有时起决定性作用。采用气浮助剂、混凝剂和发泡荆等可以大大提高气浮法处理油田采出水的效率。国外的药剂，尤其是气浮助剂多是复配的聚合物，具有混凝、破乳、发泡和助浮多种作用。 4 三种浮选机对工艺条件波动的适应能力 4．1 束水含油量的变化 叶轮式浮选机有较大的除油潜力，而加压溶气气浮的除油能力与进水含油量有较大的关系。 4．2 水温的变化 叶轮式浮选机的充气量不受水温影响，在水温达90℃时仍能正常工作，而加压溶气浮选及射流式浮选的充气量在水温升高时会明显降低，使浮选效果降低。 4．3 浮选工艺变化 叶轮式浮选机自身搅拌作用较强，因而对在它之前的药剂搅拌要求可低些，并可在浮选过程中间加药，便于药剂调节。而射流气浮及加压溶气式气浮则不然，对在它之前添加的药剂搅拌要求较高，原水需预先添加药剂，调整好PH值，同时对添加的絮凝剂预先混凝充分，才能提高其处理效果。 5 国内外气浮设备的发展 近年来，随着气浮设备在污水处理工程中的广泛应用，浮选设备的结构和种类也在不断变化和增加。溶气气浮主要有：浅池气浮，高效气浮等；机械式气浮主要有 涡凹式气浮，诱导式气浮，以及螺旋推进式等。下面对这几种气浮设备分别介绍如下。 5．1 浅池气浮 浅池气浮是在传统气浮的基础上，运用了 浅层理论 和“零速 原理，集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体。设备整体呈圆柱形，结构紧凑，池子较浅。装置主体由五大部分组成；池体、旋转布水机构，溶气释放机构、框架机构、集水机构等。进水13、出水13与浮渣排出13全部集中在池体中央机构内，布水机构、集水机构、溶气释放机构都与框架紧密连接在一起，围绕池体中心转动。池内有效水；爵}为400～500mm，池内水力停留时间为3～5 min。其优点是：池浅，悬浮物上浮时间缩短，在一定程度上克服了浮渣浮起后稳定性差的缺点 缺点是压力高(0．4～1．0MPa)，气泡大(30～100 um)，而且池浅也造成池中清水区不明显或无清水区。 5．2 高效气浮 高效气浮技术及其成套设备是冶金工业部建筑研究总院1981年创建的具有国际领先水平的高科技水处理项目。该项目 发明人许志建立的吸附值理论为设计依据。高效气浮与传统气浮相比，主要有如下区别： a． 高效气浮通过扩大气液接触面积来提高除油效率，而不是以延长停留时间来提高除油效率. b． 高嫂气浮的溶气利用率高达100%，根据吸附值理论，只有比悬浮粒子粒径小的微气泡，才能同该悬浮粒子发生有效的吸附作用。高鼓气浮可以产生lum的气泡，而常规气浮产生的气泡直径一般在50um 以上。 5．3 诱导式气浮 诱导式气浮是典型的机械式气浮设备，开始应用于浮选选矿业。通过安装在机内的高速旋转的叶轮形成负压将空气吸入废水中，同时利用其高速旋转的剪切作用，将空气粉碎成小的气泡，而不是溶气后再释放的过程，气泡的直径一般>50um，充气量可达到3．2 m ／min，远大于加压溶气式浮选机。与溶气气浮相比，诱导式气浮具有占地面积小，运行费用低的特点。其缺点是高速搅动对粒径<30um的油滴去除不利 5．4 涡凹气浮 涡凹气浮也是在叶轮气浮的基础上研制而成的 与诱导式气浮不同的是叶轮不是安装在气浮槽的中间而是安装在浮选槽的进水端，靠叶轮的旋转带入空气并剪切，随进水进入气浮区和分离区，达到固液(液液)分离的目的。与溶气气浮和诱导气浮相比，涡凹气浮具有占地面积小，能耗低的特点 5． 螺旋推进式气浮 螺旋推进式气浮源于美国，主要靠螺旋器的推进作用引入空气并切割、分散气泡，达到去除悬浮物的目的。 5．6 喷射气浮机 喷射气浮是近期出现的新型污水处理技术。它采用污水或净化水作为喷射流体，流体在喷射器的吸入室形成负压，吸入气体，携带的气体在通过喷射器的混合段时被剪切成微小气袍，气泡在气浮室上升过程中黏附油珠和固相颗粒，升至液面，达到去除油渣的目的。可以处理含油量不高于2 ooo mg／l的各种油田采出水。与叶轮式气浮法相比，其优点是： a． 电能耗少，仅相当于叶轮式气浮法的33%； b． 液流中没有转动件，剪切力很小； c． 产生的气泡直径小，因此在要求运行条件下的除油效率高于叶轮式。 但是，由于喷射式气浮装置对喷射流体的压力、水质和动力等运行条件要求较高，因此，在油田采出水处理中的应用不如叶轮气浮装置广泛。根据喷射气浮法的特点，该工艺比较适用于采出水量小、水质要求不高的边远油田采出水处理。 6 结论 气浮设备的种类有很多，选用何种气浮设备要具体水质而论。目前用于油田采油废水的处理中，诱导式浮选用的比较多，工艺也比较成熟；涡凹式气浮在石化废水中有过应用，效果也不错，但在油田采出水的处理上却没有应用过溶气气浮也是在石化废水处理上应用较多，因为其溶解气释放不彻底，溶解氧一般超标，在油田采出水处理中很步应用；喷射气浮目前在油田上已有应用，例如新疆吐哈油田的温米联合站污水处理站，效果很好。
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