旋流溶氣氣浮在污水處理中的研究及應用

陳國泉

摘要：遼河油田技術人員采用藥劑輔助+旋流溶氣氣浮+除鐵過濾器+含油污水快速過濾器的工藝解決聯合站水質不達標問題，本文對旋流溶氣氣浮在污水處理中的研究及應用進行了介紹。

關鍵詞：旋流溶氣氣浮? 污水處理? 聯合站

1、目的

聯合站目前采用預氧化污水處理技術和高效聚沉旋流污水處理技術進行污水處理，停止加入氧化劑后，水質不能達標。因此在不加入氧化劑的前提下，本著盡量減少污泥產生量的原則，在充分利用聯合站現有工藝的基礎上，驗證采用藥劑輔助+旋流溶氣氣浮+除鐵過濾器+含油污水快速過濾器的工藝解決聯合站水質不達標問題。調儲罐污水從進水口首先進入水力旋流器，去除一部分水中的浮油和懸浮物，然后進入旋流容器氣浮，經旋流容器氣浮處理后，出水進入除鐵濾器，去除水中的鐵，然后進入纖維球設備，進一步去除水中油類和懸浮物，出水進入下一級系統。

2、研究內容

2.2.1 旋流溶氣氣浮除油器

旋流溶氣氣浮除油器是緊湊型旋流溶氣氣浮裝置，將離心分離技術、溶解氣氣浮分離技術等有效的結合于一體，對含油、含懸浮物污水進行高效分離的一種混合型裝置，裝置包含大氣泡分離器、混合器及反應器。

裝置特點：

1、“結構簡單”：結構簡單，安裝快捷，操作、運用和維護費用低。

2、“油效率高”：單級除油效率>90%，最小去除粒徑≤ 3um，停留時 間僅1～5分鐘。

3、“體積小”：占地面積僅為傳統溶氣氣浮1/8 ～ 1/3。

4、“穩定性強”：無濾網、聚結板及無或者少運動部件，不容易堵塞，能夠保證處理效果的穩定。

5、“適應性強”：能夠在不同水力載荷、油粘性以及含油比 重變化等情況下，有很強的適應。

6、“自動化”：自動化控制、運行穩定、安全可靠。

2.2.2 纖維球過濾器

該裝置采用了特殊的結垢設計配合使用一種新型的過濾材料，運行時需過濾的水流入罐體，經壓實濾料過濾后，凈水由收集器流出，完成過濾過程。

過濾時濾料壓板把纖維球壓緊，濾器進水閥、出水閥打開，反沖洗出水閥關、反沖洗氣管閥門關閉，水由進水口進入濾器罐體，在罐體與濾料穿孔網之間有一圈50mm均勻布水空間，水通過穿孔網側壁穿過纖維球過濾層，進入中間集水管，由濾器出口流出。

當濾料截留物質增多，水頭損失加大時，需要反沖洗。反沖水從水收集器流入松散的濾料，清洗濾料后從反沖出水口流出。

2.2.3 除鐵濾器

錳砂過濾器又稱除鐵錳過濾器，錳砂過濾器（除鐵錳過濾器）主要錳砂過濾器及除鐵錳過濾器是利用氧化法將水中低價鐵離子和低價錳離子氧化成高價鐵離子和高價錳離子，再經過吸咐過濾去除，達到降低水中鐵錳含量的目地。

2.2.4 水力旋流裝置

該裝置是一種根據離心力場遠大于重力場的原理來分離液體混合物的設備，上世紀50年代水力旋流器開始應用于選礦，其后陸續出現大量有關水力旋流器的操作性能、內流場分布、分離效率和結垢優化方面的研究，目前水力旋流器己廣泛應用于礦冶、船舶、石油、化工、食品等行業。水力旋流分離在液.液分離方面的應用要比固-液分離晚很多，這主要是因為液.液分離的難度要遠遠大于固-液分離。

本水力旋流器經過技術改進，兩相分離的時間約兩秒，僅為常規液-液分離設備所需要時間的幾十分之一;具有分離性能好，處理量大，體積小重量輕，操作費用低，對安裝環境無特殊要求等特點;此外，液.液旋流器無運動件，工作可靠，操作方便，維護和保養費用極低。隨著液.液旋流器結垢的不斷改進，其使用范圍不斷擴大，除常用于含油污水處理外，還可用于油田采出液預分離和原油脫水，以及在含油污水的處理。

2.2.5 工藝流程

3、現場應用

3.1 現場裝置

現場應用設備由旋流溶氣氣浮、纖維球濾器、錳砂過濾器及水力旋流器四套設備組成（見圖2），設計成四個橇塊，每套設備各一個撬塊。

3.2 應用節點

1、第一階段設備采用：水力旋流器+旋流溶氣氣浮+除鐵過濾器+含油污水快速過濾器工藝，處理流量4-5m3/h;

2、第二階段設備采用：旋流溶氣氣浮+除鐵過濾器+含油污水快速過濾器工藝，處理流量13-13.5m3/h;

3、第三階段設備采用：旋流溶氣氣浮+除鐵過濾器+含油污水快速過濾器工藝，溶氣氣浮加混凝劑和助凝劑提高氣浮效果，處理流量20-22m3/h。

3.3 應用效果

圖3-5依次為三個階段應用效果圖，每一張圖從左至右依次為進口、水力旋流出口、氣浮出口、除鐵罐出口、含油污水快速過濾器出口。

4、結論

現場經過三個階段運行，設備的處理量、處理效果、對進水含油高，水質差的耐沖擊性能、設備的穩定性、設備操作方便性得到有效驗證。第三階段開始在進口加入混凝劑和助凝劑，氣浮出口水質得到改善，對進水水質差的耐沖擊性能明顯增強，減輕后端除鐵過濾器、含油污水快速過濾器壓力，保障設備能長期穩定運行。根據應用效果，得出以下結論：

（1）氣浮增加少量混凝劑和助凝劑時，有助于機雜和油形成絮體上浮上端排油排出，強化了氣浮處理效果;

（2）除鐵過濾器利用氧化法將水中低價鐵離子氧化成高價鐵離子，再經過吸咐過濾去除，達到降低水中鐵含量的目的;

（3）本套裝置可自動連續運行，操作自動化程度高，出水指標穩定;可有效地減輕現場操作人員的勞動強度及運營成本的穩定。

[作者簡介]陳國泉，男，工程師，大學本科，2009年畢業于中國地質大學（武漢），長期從事油田化學研究工作。

中石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦