無藥低浮渣氣浮在煉油污水場的應用

顏 玲，李遵龍，3，谷力彬

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

國內(nèi)老式煉油污水處理場大多是 “老三套”工藝，即隔油、氣浮、曝氣，其中氣浮工序是污水處理過程中關鍵的工序之一。大慶石化公司煉油廠污水處理場設備陳舊、抗沖擊差、合格率低，早已不適應生產(chǎn)的需要和環(huán)境保護的要求［1］，為此對污水處理場進行了完善改造。氣浮采用什么技術？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、運行周期等諸多因素。污水處理場氣浮是國內(nèi)各煉油廠同行業(yè)通用的、老式的兩級 “全壓力溶氣浮選”。運行中發(fā)現(xiàn)問題很多，溶氣效果差、浮渣產(chǎn)量多、運行周短等諸多問題［2］。

1 氣浮技術

氣浮技術按產(chǎn)生氣泡的方式不同，有壓力溶氣氣浮法、電解絮凝氣浮法、微孔布氣氣浮法、葉輪散氣氣浮法等。在煉油污水處理過程中，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

在煉油污水處理場應用很普遍，煉油廠自1980～2008年采用過。全壓力溶氣氣浮是將隔油后的污水全部經(jīng)壓力罐溶氣后進入氣浮池，經(jīng)釋放器進入池中。該法缺點是；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，溶氣水進池后經(jīng)釋放器進入池內(nèi)，同隔油來水一同進到氣浮池反應區(qū)。此法適于污水進水量不穩(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2006～ 2008年試用過，也是取氣浮后污水作溶氣水，用泵式溶氣機吸入空氣來制作溶氣水。與前面兩個方法相比，不用壓縮機供風，進池不需釋放器，溶氣水同隔油出水一并進入氣浮池［3］。溶氣水也同樣不受污水水量波動影響，運行穩(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)一個微型射流器吸入空氣，再回到泵的入口，制成溶氣水進入氣浮池經(jīng)釋放器進入池中。優(yōu)點是可省下溶氣罐和壓縮機，但是吸氣量控制困難，進氣量稍大一點就會造成泵抽空，而吸氣量過小又影響效果。該法對泵體腐蝕較為嚴重，泵前吸氣法采用的不多［4］。

1.5 射流氣浮

有兩種形式，一是將隔油池來水經(jīng)射流器吸入空氣后進入溶氣罐，再進入浮選池；另一是隔油來水經(jīng)射流器吸入空氣，直接進入浮選池。污水處理場在1983～1984年用過這兩種形式的，優(yōu)點是池內(nèi)不需安裝釋放器，缺點是反應區(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)冰霜無法進氣，使得氣浮無法進行。

1.6 無藥低渣氣浮

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

無藥低浮渣氣浮，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，空氣在水中的動能增加。在合適的動力學條件下：①形成空氣的過飽和水溶液；②在游離油及油包水型乳化油分子表面形成過飽和吸附；③通過偶極作用，部分空氣分子進入水包油型乳化油分子團內(nèi)部，形成帶氣體的 （水包油型）荷電離子團；④在保壓的條件下，空氣分子在水中處于真溶液狀態(tài)。當外壓力迅速降低后 （恢復常壓），過飽和水溶液中的空氣從分子態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細的集合態(tài)，形成極為細小的上浮性氣泡，符合理想溶氣水氣泡細微（15～30μm）、氣泡分布均勻、氣泡致密的3個基本特征。同時，吸附在游離油及油包水型乳化油分子團表面的空氣分子以及進入水包油型乳化油分子團內(nèi)部的空氣分子也隨著空氣分子的聚集而使細微的油滴形成大塊的油團隨氣泡上浮。

2 改造選擇

經(jīng)過對國內(nèi)氣浮技術的調(diào)查分析，無藥低浮渣氣浮技術具有明顯的優(yōu)點，已在多個油田污水處理場 （站）成功使用和某煉油污水處理場應用，并通過中石化專家組的鑒定和受到好評。該技術采用其專利設備 “混勻器”、“氣液反應裝置”和氣浮機所組成的氣浮處理系統(tǒng)，其優(yōu)勢是能產(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，達到生化池進水水質(zhì)指標，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，又無任何藥劑費用、減少“三泥”處理費用［2］。

2.1 主要特點和優(yōu)點

采用混勻器及壓力容器罐產(chǎn)生的溶氣水，為過飽和溶氣，氣泡細、氣泡密且分布均勻。不加氣浮劑，每年節(jié)省藥劑300 t（液），價值約30萬元。浮渣產(chǎn)率低，使后續(xù)處理費用大大降低，節(jié)資約10萬元。浮渣含水低、含油高 （切水后浮渣含油10%～20%），且不含藥劑，利用價值提高［3］，可直接回用，不需脫水和焚燒處理。

2.2 設置

無藥低浮渣氣浮都是采用臥式罐形式的，污水處理場兩級氣浮都是平流池子的，將兩級氣浮池利舊進行改造，其中二級浮選保留加藥設施。正常運行時一、二級浮選不加藥，偶爾在來水水質(zhì)乳化較嚴重時或水質(zhì)沖擊時，二級氣浮可投加藥劑。如循環(huán)水場因裝置漏油乳化嚴重置換排水，即乳化嚴重的水進入污水處理場時，應恢復加藥除油。來水硫化物高了，會對生化處理造成沖擊，可在此處加入鐵鹽 （硫酸亞鐵或復合聚合鋁鐵等），讓水中的硫化物形成硫化鐵，減少對生化處理的沖擊。

2.3 工藝流程

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

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

圖1 污水處理場工藝路程示意圖

圖2 無藥低渣浮選工藝流程示意圖

3 運行效果

污水處理場于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，達到了設計指標；其中排水COD多在60 g／L以下，水中油含量在5 mg／L以下，其它各項指標也好于改造前（表1），浮選池出水水質(zhì)可滿足生化進水水質(zhì)指標要求（表2）。

表1 改造后污水場進水及排水水質(zhì)表 單位：mg·L－1

表2 污水場氣浮進出水水質(zhì)表 單位：mg·L－1

4 結(jié) 論

無藥低浮渣氣浮技術在煉油污水場應用，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)達到了生化處理進水水質(zhì)指標。

無藥低浮渣氣浮池，運行平穩(wěn)，運行費用低，浮渣產(chǎn)量少，特別是對 “三泥”脫水裝置 “減負”?！叭唷泵撍^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，脫水機不必要選用高檔次的就可完成脫水過程。返回污水處理場的污水量減少，減少返回水對污水處理場的沖擊。

因投資限制，改造時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性差，收渣時需要帶水沖，使得浮渣含水率高不好直接外售。應將此處改進為無軸送料機收浮渣，在近處設浮渣罐，收渣直接進罐、浮渣罐現(xiàn)場沉降切水，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 ［M］.北京：中國環(huán)境化學出版社，1992.

［2］ 翁煥新.污泥無害化、減量化、資源化處理技術 ［M］.北京：科學出版社，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］.中國水網(wǎng).2009－06－04.

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