無(wú)藥低浮渣氣浮在煉油污水場(chǎng)的應(yīng)用

顏 玲，李遵龍，3，谷力彬

（1 遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司，遼寧阜新123000；2 遼寧省煤制天然氣工程技術(shù)研究中心，遼寧阜新123000；3 遼寧省煤制天然氣工程研究中心，遼寧阜新123000；4 遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司企業(yè)博士后科研基地，遼寧阜新123000）

國(guó)內(nèi)老式煉油污水處理場(chǎng)大多是 “老三套”工藝，即隔油、氣浮、曝氣，其中氣浮工序是污水處理過(guò)程中關(guān)鍵的工序之一。大慶石化公司煉油廠污水處理場(chǎng)設(shè)備陳舊、抗沖擊差、合格率低，早已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要和環(huán)境保護(hù)的要求［1］，為此對(duì)污水處理場(chǎng)進(jìn)行了完善改造。氣浮采用什么技術(shù)？不僅要考慮污水水質(zhì)情況，還要考慮投資、占地、處理效果、處理成本、操作難度、運(yùn)行周期等諸多因素。污水處理場(chǎng)氣浮是國(guó)內(nèi)各煉油廠同行業(yè)通用的、老式的兩級(jí) “全壓力溶氣浮選”。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題很多，溶氣效果差、浮渣產(chǎn)量多、運(yùn)行周短等諸多問(wèn)題［2］。

1 氣浮技術(shù)

氣浮技術(shù)按產(chǎn)生氣泡的方式不同，有壓力溶氣氣浮法、電解絮凝氣浮法、微孔布?xì)鈿飧》?、葉輪散氣氣浮法等。在煉油污水處理過(guò)程中，通常采用的是壓力溶氣氣浮，壓力溶氣氣浮又分為全壓力溶氣氣浮、部分回流溶氣氣浮、射流氣浮、泵前吸氣氣浮等［1］。

1.1 全壓力溶氣氣浮

在煉油污水處理場(chǎng)應(yīng)用很普遍，煉油廠自1980～2008年采用過(guò)。全壓力溶氣氣浮是將隔油后的污水全部經(jīng)壓力罐溶氣后進(jìn)入氣浮池，經(jīng)釋放器進(jìn)入池中。該法缺點(diǎn)是；水量變化，溶氣罐的壓力也隨之變化，影響溶氣效果，影響氣浮效果。因此，在操作中要求控制進(jìn)水量，保持平穩(wěn)操作。

1.2 部分回流溶氣氣浮

取氣浮池出水回流作 “溶氣水”，用壓力罐將空氣溶于水中，溶氣水進(jìn)池后經(jīng)釋放器進(jìn)入池內(nèi)，同隔油來(lái)水一同進(jìn)到氣浮池反應(yīng)區(qū)。此法適于污水進(jìn)水量不穩(wěn)定工況，溶氣水量不變，溶氣效果穩(wěn)定，因此氣浮效果較好。該法的電耗較前面的全壓力溶氣浮可降低63%。

1.3 溶氣泵氣浮

屬部分回流溶氣方式，污水處理場(chǎng)2006～ 2008年試用過(guò)，也是取氣浮后污水作溶氣水，用泵式溶氣機(jī)吸入空氣來(lái)制作溶氣水。與前面兩個(gè)方法相比，不用壓縮機(jī)供風(fēng)，進(jìn)池不需釋放器，溶氣水同隔油出水一并進(jìn)入氣浮池［3］。溶氣水也同樣不受污水水量波動(dòng)影響，運(yùn)行穩(wěn)定，效果也比較穩(wěn)定。

1.4 泵前吸氣法

由泵出口引水經(jīng)一個(gè)微型射流器吸入空氣，再回到泵的入口，制成溶氣水進(jìn)入氣浮池經(jīng)釋放器進(jìn)入池中。優(yōu)點(diǎn)是可省下溶氣罐和壓縮機(jī)，但是吸氣量控制困難，進(jìn)氣量稍大一點(diǎn)就會(huì)造成泵抽空，而吸氣量過(guò)小又影響效果。該法對(duì)泵體腐蝕較為嚴(yán)重，泵前吸氣法采用的不多［4］。

1.5 射流氣浮

有兩種形式，一是將隔油池來(lái)水經(jīng)射流器吸入空氣后進(jìn)入溶氣罐，再進(jìn)入浮選池；另一是隔油來(lái)水經(jīng)射流器吸入空氣，直接進(jìn)入浮選池。污水處理場(chǎng)在1983～1984年用過(guò)這兩種形式的，優(yōu)點(diǎn)是池內(nèi)不需安裝釋放器，缺點(diǎn)是反應(yīng)區(qū)的氣泡較大。該廠地處北方，在寒冷冬季，射流器的吸氣口結(jié)冰霜無(wú)法進(jìn)氣，使得氣浮無(wú)法進(jìn)行。

1.6 無(wú)藥低渣氣浮

全壓力溶氣的一種，特點(diǎn)是強(qiáng)化溶氣量、不加絮凝劑。最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)浮渣量小，給 “三泥”處理減輕負(fù)擔(dān)。一般煉油污水處理場(chǎng)的 “三泥”，即油泥、浮渣、剩余活性污泥，其中浮渣占總量的80%。采用無(wú)藥低浮渣氣浮，浮渣量可減少約80%，同時(shí)節(jié)省藥劑，“三泥”脫水又減少污水回流量，符合當(dāng)前國(guó)家節(jié)能減排的政策。缺點(diǎn)是除油效果對(duì)比有藥氣浮差一些，特別是對(duì)乳化嚴(yán)重的含油污水不適用。而對(duì)大多數(shù)煉油廠的污水處理場(chǎng)是比較實(shí)用的。

無(wú)藥低浮渣氣浮，又稱離子氣浮。空氣在水中的溶解度不僅與壓力成正比，而且，隨著壓力的增加，空氣在水中的動(dòng)能增加。在合適的動(dòng)力學(xué)條件下：①形成空氣的過(guò)飽和水溶液；②在游離油及油包水型乳化油分子表面形成過(guò)飽和吸附；③通過(guò)偶極作用，部分空氣分子進(jìn)入水包油型乳化油分子團(tuán)內(nèi)部，形成帶氣體的 （水包油型）荷電離子團(tuán)；④在保壓的條件下，空氣分子在水中處于真溶液狀態(tài)。當(dāng)外壓力迅速降低后 （恢復(fù)常壓），過(guò)飽和水溶液中的空氣從分子態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)的集合態(tài)，形成極為細(xì)小的上浮性氣泡，符合理想溶氣水氣泡細(xì)微（15～30μm）、氣泡分布均勻、氣泡致密的3個(gè)基本特征。同時(shí)，吸附在游離油及油包水型乳化油分子團(tuán)表面的空氣分子以及進(jìn)入水包油型乳化油分子團(tuán)內(nèi)部的空氣分子也隨著空氣分子的聚集而使細(xì)微的油滴形成大塊的油團(tuán)隨氣泡上浮。

2 改造選擇

經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)氣浮技術(shù)的調(diào)查分析，無(wú)藥低浮渣氣浮技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，已在多個(gè)油田污水處理場(chǎng) （站）成功使用和某煉油污水處理場(chǎng)應(yīng)用，并通過(guò)中石化專家組的鑒定和受到好評(píng)。該技術(shù)采用其專利設(shè)備 “混勻器”、“氣液反應(yīng)裝置”和氣浮機(jī)所組成的氣浮處理系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)是能產(chǎn)生理想溶氣水，符合上述理想溶氣水的條件。在不加任何浮選藥劑的條件下，達(dá)到生化池進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，并且浮渣產(chǎn)率少、浮渣含水量降低、含油量增加，且不含藥劑，便于回收利用，又無(wú)任何藥劑費(fèi)用、減少“三泥”處理費(fèi)用［2］。

2.1 主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

采用混勻器及壓力容器罐產(chǎn)生的溶氣水，為過(guò)飽和溶氣，氣泡細(xì)、氣泡密且分布均勻。不加氣浮劑，每年節(jié)省藥劑300 t（液），價(jià)值約30萬(wàn)元。浮渣產(chǎn)率低，使后續(xù)處理費(fèi)用大大降低，節(jié)資約10萬(wàn)元。浮渣含水低、含油高 （切水后浮渣含油10%～20%），且不含藥劑，利用價(jià)值提高［3］，可直接回用，不需脫水和焚燒處理。

2.2 設(shè)置

無(wú)藥低浮渣氣浮都是采用臥式罐形式的，污水處理場(chǎng)兩級(jí)氣浮都是平流池子的，將兩級(jí)氣浮池利舊進(jìn)行改造，其中二級(jí)浮選保留加藥設(shè)施。正常運(yùn)行時(shí)一、二級(jí)浮選不加藥，偶爾在來(lái)水水質(zhì)乳化較嚴(yán)重時(shí)或水質(zhì)沖擊時(shí)，二級(jí)氣浮可投加藥劑。如循環(huán)水場(chǎng)因裝置漏油乳化嚴(yán)重置換排水，即乳化嚴(yán)重的水進(jìn)入污水處理場(chǎng)時(shí)，應(yīng)恢復(fù)加藥除油。來(lái)水硫化物高了，會(huì)對(duì)生化處理造成沖擊，可在此處加入鐵鹽 （硫酸亞鐵或復(fù)合聚合鋁鐵等），讓水中的硫化物形成硫化鐵，減少對(duì)生化處理的沖擊。

2.3 工藝流程

污水場(chǎng)工藝流程為［4］：來(lái)水→格柵→沉沙池→除油罐→緩沖罐→斜板隔油池→一級(jí)浮選→二級(jí)浮選→A／O生化池→二沉池→高速過(guò)濾罐→排放（圖1）。

其中氣浮工序工藝流程是；隔油池來(lái)水→一浮吸水池→一浮泵→一級(jí)氣浮→二浮吸水池→二浮泵→二級(jí)氣浮→A／O生化池 （圖2）。

圖1 污水處理場(chǎng)工藝路程示意圖

圖2 無(wú)藥低渣浮選工藝流程示意圖

3 運(yùn)行效果

污水處理場(chǎng)于2008年5月27日改造完成并投用，投用后排水水質(zhì)較改造前提高許多，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)；其中排水COD多在60 g／L以下，水中油含量在5 mg／L以下，其它各項(xiàng)指標(biāo)也好于改造前（表1），浮選池出水水質(zhì)可滿足生化進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)要求（表2）。

表1 改造后污水場(chǎng)進(jìn)水及排水水質(zhì)表 單位：mg·L－1

表2 污水場(chǎng)氣浮進(jìn)出水水質(zhì)表 單位：mg·L－1

4 結(jié) 論

無(wú)藥低浮渣氣浮技術(shù)在煉油污水場(chǎng)應(yīng)用，利用原有浮選池改造是可行的。這樣不僅投資少，而且出水水質(zhì)達(dá)到了生化處理進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。

無(wú)藥低浮渣氣浮池，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行費(fèi)用低，浮渣產(chǎn)量少，特別是對(duì) “三泥”脫水裝置 “減負(fù)”?！叭唷泵撍^(guò)程中最難處理的就是浮渣，這里的浮渣可直接外售，“三泥”幾乎變成了 “二泥”，不僅是泥量減少了80%，而且剩下的 “二泥”好處理，脫水機(jī)不必要選用高檔次的就可完成脫水過(guò)程。返回污水處理場(chǎng)的污水量減少，減少返回水對(duì)污水處理場(chǎng)的沖擊。

因投資限制，改造時(shí)氣浮收渣管選用的是可調(diào)式集渣管，因浮渣含水率低流動(dòng)性差，收渣時(shí)需要帶水沖，使得浮渣含水率高不好直接外售。應(yīng)將此處改進(jìn)為無(wú)軸送料機(jī)收浮渣，在近處設(shè)浮渣罐，收渣直接進(jìn)罐、浮渣罐現(xiàn)場(chǎng)沉降切水，切水后直接裝車外售，不需再去 “三泥”脫水處理。

［1］ 陳翼孫.胡斌.氣浮凈水技術(shù) ［M］.北京：中國(guó)環(huán)境化學(xué)出版社，1992.

［2］ 翁煥新.污泥無(wú)害化、減量化、資源化處理技術(shù) ［M］.北京：科學(xué)出版社，2009.

［3］ 呂春香.污水處理基本不排泥 污泥產(chǎn)業(yè)化早沖擊波 ［EB／OL］.中國(guó)水網(wǎng).2009－06－04.

［4］ 劉德君.煉油污水處理場(chǎng)改造方案選擇 ［J］.中國(guó)建設(shè)信息：水工業(yè)市場(chǎng)，2007（11）：78－81.