折流溶氣氣浮工藝在制藥廢水預處理中的應用

【摘" " 要】：針對制藥廢水污染物濃度高、可生化性差、水質水量變化大等特點，采用折流溶氣氣浮工藝對制藥廢水進行預處理。文章對折流溶氣氣浮工藝特點和設計要點進行了介紹，并通過工程實例加以驗證。結果表明，該工藝對制藥廢水水中的SS和油有良好的處理效果，并且能同時去除一部分COD與BOD。

【關鍵詞】：溶氣氣浮；折流；制藥廢水

【中圖分類號】：X787 【文獻標志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2024）06-63-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.06.016

Application of Folded Flow Dissolved Air Flotation for Pharmaceutical

Wastewater Treatment

【Abstract】： In view of the high concentration of pollutants， poor biodegradability， and large changes in water quality and quantity in pharmaceutical wastewater， the folded flow dissolved air flotation process is adopted for pretreatment of pharmaceutical wastewater. This paper introduces the process characteristics and design points of this technology， and verifies it through engineering examples.The results show that the process used for the pre-treatment of pharmaceutical wastewater， has good treatment effect on SS and oil in raw water， and can remove part of COD and BOD at the same time.

【Key words】： dissolved air flotation；folded flow；pharmaceutical wastewater

制藥企業(yè)由于生產產品不同所產生的廢水水質差異性較大，廢水成分復雜[1～2]，易產生泡沫懸浮，污染物濃度及有機物含量高且其中的有毒物質、抗生素等抑制微生物的活性，生化性差，難以通過常規(guī)生化手段處理[3]；因此制藥廢水預處理要求高、難度大[4]。氣浮作為一種常用于制藥廢水預處理的技術，可去除廢水中的大量懸浮物、膠體物質、油類污染物和部分有機物等，降低后續(xù)生化處理的負荷[5]。目前常規(guī)氣浮占地面積大，分離部分的容積利用率不高，運行費用較高[6]；引氣氣浮抗沖擊負荷能力一般，浮渣含固率難以提高[7]。

近年來隨著土地利用成本的增加，制藥企業(yè)對占地面積更小、處理效果好，更耐沖擊負荷的處理技術需求進一步增加，折流溶氣氣浮頗具潛力。本文主要介紹折流溶氣氣浮這種種新型氣浮工藝的技術優(yōu)勢、設計特點，結合實際工程驗證了其處理效果。

1 折流溶氣氣浮技術

1.1 工藝原理

折流溶氣氣浮是一種先進的循環(huán)增壓溶氣氣浮技術，通過將空氣（或其他氣體）引入到部分回流的循環(huán)水中，在其中融入低壓空氣；循環(huán)水與進水混合后進入浮選室，隨著溶解氣體恢復到大氣壓力，形成微氣泡，微氣泡在上浮過程中會將附著在其表面的懸浮微?；蛴土y帶至水面后形成浮渣而去除。見圖1。

折流溶氣氣浮是循環(huán)增壓溶氣氣浮技術的一個重要創(chuàng)新。簡單來說，所謂折流，就是氣浮的出水端與進水端在池子同一端，呈現(xiàn)出一種“折流”的狀態(tài)，從而更有效地利用整個池容，允許更高的水力負荷。

1.2 水力流態(tài)分析

折流式的水力設計利用每一種氣浮工藝都固有的密度梯度與密度流，優(yōu)化了池子的水力條件，使之成為一種性能先進的有效分離技術。與傳統(tǒng)矩形溶氣氣浮工藝相比，它的水力流態(tài)更加合理，能更有效利用池容，從而可以設計更高的水力負荷。

在傳統(tǒng)溶氣氣浮工藝中，進水端和出水端分別位于池長方向的兩端。進水從池子一端進入，沿著池長方向流動后，從另一端流出。密度流在氣浮池的中心部位形成了較大的容積，含氣水流在該處循環(huán)流動，當密度流經過該循環(huán)區(qū)時，很大一部分池容未得到有效利用，處理效果受限制。而在折流設計中，隨著密度流的側向流動，干凈水因密度較大，向下流動從密度流的底部剝離出來，在池子底部，向下的水流聚集成薄片狀，形成水平回流，并且在靠近出口處加速，從池子表面到池底回流液體的向下速度沿池長方向是相對恒定的，保證了氣泡在整個池容中向上運動可以有效利用整個池容，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)的溶氣氣浮的循環(huán)死區(qū)，提高其水力負荷處理能力。見圖2。

1.3 技術優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的溶氣氣浮相比，折流溶氣氣浮相同浮選面積可處理的水量更大，一般是傳統(tǒng)溶氣氣浮的2倍以上。因其水力流態(tài)合理，對池容利用率高，設計水力負荷較大，所以占地面積更小，更符合集約化工藝設計理念。

1）適用范圍廣，抗沖擊負荷能力強：適用于市政污水和工業(yè)廢水的預處理、深度處理及污泥濃縮處理工藝段；可用于新建或改造工程，尤其適用于對現(xiàn)有氣浮系統(tǒng)的改造，可增加處理水量，或應對進水水質、水量的突然變化。

2）占地面積小，處理效果好：優(yōu)化的水力流態(tài)使其具有更高的水力負荷，因此占地面積更小，易于密封；對油脂、石蠟及懸浮物的去除效率較高。

3）浮渣含固率高達3%～5%，后續(xù)處理成本低。

4）設計形式靈活，可建造成土建結構或鋼結構，針對不同水量，提供標準化的設計，縮短工程進度。

5）可自動運行，維護簡便，降低人工成本。

折流溶氣氣浮與其他形式氣浮的特點對比見表1。

2 在制藥廢水預處理中的應用

某制藥企業(yè)產生的污水主要為醫(yī)藥化工廢水，成分復雜、有機物濃度高、含有大量油性物質、pH值變化較大、有顏色和異味。預處理工段采用氣浮工藝，主要為了去除污水中的細小懸浮物、不溶性有機物及乳化油等雜質，減輕后續(xù)生化處理的負荷。

2.1 設計進出水水質

氣浮系統(tǒng)設計進出水水質見表2。

2.2 氣浮系統(tǒng)設計參數(shù)

單臺氣浮系統(tǒng)設計水量為500 m3/d；采用間歇運行模式，每天運行6 h，最大處理量83.3 m3/h。氣浮裝置長9.3 m，浮選區(qū)有效長度6.72 m，有效寬度1.83 m，氣浮池高3.11 m，有效水深1.65 m，單池有效浮選面積12.30 m2。設計回流比30%～50%，運行水力負荷8.8～10.2 m3/（m2·h），設計油類去除率90%，SS去除率80%。PAC投加量150～300 mg/L，PAM投加量1～3 mg/L。

氣浮系統(tǒng)前配置混凝池和絮凝池各1套，氣浮裝置配套附屬設備包括氣體收集罩（用于池體表面密封并收集氣體）、氣浮箱體（含出水堰槽、氣水混合槽、氣體釋放裝置等）、撇渣裝置（采用非金屬高強度玻璃鋼鏈條，配有可旋轉的刮板、非金屬材質的鏈輪，運行速度可調，撇渣板采用SS304材質）、增壓回流系統(tǒng)（含增壓回流泵、溶氣罐、配套氣路水路系統(tǒng)等）、就地控制箱等。

2.3 處理效果

對氣浮系統(tǒng)連續(xù)進行12 d進出水水質檢測。見表3。

氣浮系統(tǒng)用于制藥廢水預處理時，氣浮系統(tǒng)對CODCr、SS、石油類物質的去除效率分別為8.09%、82.34%、91.82%，對污水中的SS和油類物質均有很好的去除效果，同時能夠去除一部分的COD，減輕后續(xù)生化處理的負荷。

3 設計和運行中需要注意的問題

1）水力負荷需結合具體進水水質、出水要求及現(xiàn)場占地等情況綜合確定。

2）氣固比是保證氣浮工藝處理效果的重要指標，溶氣氣浮的空氣量受增壓系統(tǒng)中回流水量、溶氣壓力和運行溫度影響，運行中主要通過改變回流量和溶氣壓力來改變空氣量。

3）加大回流比，氣固比就會變大，但同時水力負荷也隨之變大。對于溶解性氣浮分離器來說，通常50%的回流比就能夠為任何污水提供所需的全部空氣。經過大量實際運行數(shù)據(jù)論證，初始狀態(tài)的最佳循環(huán)水量宜取25%（相對于流入原水量）。通過回流水流量計和調節(jié)閥可方便調節(jié)回流量的大小。

4）加大運行壓力會使氣固比變大，而操作壓力過大會導致產生的氣泡過小，氣泡過小會造成氣泡的上升速度較慢，微氣泡最終凝聚成更大的氣泡，反而會破壞浮渣層，把浮渣帶入到出水中影響氣浮出水水質。因此，適當?shù)牟僮鲏毫τ葹橹匾?，可通過操作壓力表觀察并通過壓力調節(jié)閥調節(jié)。

4 結論

1）折流溶氣氣浮是一種水力流態(tài)優(yōu)化、水力負荷高的新型溶氣氣浮形式，水力負荷更大，因此占地面積更小，更符合集約化工藝設計理念，滿足占地緊張的污水處理廠設計要求。

2）溶氣壓力和回流比是影響氣浮處理效果的重要因素。適當?shù)牟僮鲏毫Ψ秶?75～345 kPa，回流比25%～50%，最佳回流量視不同水質略有不同，初始狀態(tài)的最佳回流水量宜取25%。

3）實際應用證明折流溶氣氣浮工藝用于預處理工段，在水力負荷高于常規(guī)負荷1倍以上時，對懸浮物和油類均有很好地去除效果。

參考文獻：

[1]焦軍強. 甘肅某中藥企業(yè)制藥廢水處理工程實踐[D].蘭州：蘭州交通大學.

[2]盧國丹.淺談制藥廢水處理技術及發(fā)展[J].節(jié)能與環(huán)保，2019，（9）：30-31.

[3]黃慧斌.制藥企業(yè)醫(yī)藥廢水特點及處理工藝研究[J].環(huán)境與發(fā)展，2017，29（6）：44-45.

[4]郭會燦.制藥工業(yè)廢水的特點及處理技術[J].河北化工，2011，34（6）：29-30+37.

[5]陳坤，楊德敏，袁建梅. 芬頓氧化/混凝/氣浮/厭氧好氧組合工藝處理抗生素類制藥廢水[J]. 水處理技術， 2021，47 （9）：136-139.

[6]高麗，費慶志. 氣浮凈水設備在水處理中的應用[J].遼寧化工，2004，（10）：617-620.

[7]簡小文，郭勇，郝海保，等. 氣浮水處理技術新進展[J]. 油氣田地面工程，2012， 31（3）： 49-50.