无药低浮渣气浮在炼油污水场的应用

颜 玲，李遵龙，3，谷力彬

（1 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁阜新123000；2 辽宁省煤制天然气工程技术研究中心，辽宁阜新123000；3 辽宁省煤制天然气工程研究中心，辽宁阜新123000；4 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司企业博士后科研基地，辽宁阜新123000）

国内老式炼油污水处理场大多是 “老三套”工艺，即隔油、气浮、曝气，其中气浮工序是污水处理过程中关键的工序之一。大庆石化公司炼油厂污水处理场设备陈旧、抗冲击差、合格率低，早已不适应生产的需要和环境保护的要求［1］，为此对污水处理场进行了完善改造。气浮采用什么技术？不仅要考虑污水水质情况，还要考虑投资、占地、处理效果、处理成本、操作难度、运行周期等诸多因素。污水处理场气浮是国内各炼油厂同行业通用的、老式的两级 “全压力溶气浮选”。运行中发现问题很多，溶气效果差、浮渣产量多、运行周短等诸多问题［2］。

1 气浮技术

气浮技术按产生气泡的方式不同，有压力溶气气浮法、电解絮凝气浮法、微孔布气气浮法、叶轮散气气浮法等。在炼油污水处理过程中，通常采用的是压力溶气气浮，压力溶气气浮又分为全压力溶气气浮、部分回流溶气气浮、射流气浮、泵前吸气气浮等［1］。

1.1 全压力溶气气浮

在炼油污水处理场应用很普遍，炼油厂自1980～2008年采用过。全压力溶气气浮是将隔油后的污水全部经压力罐溶气后进入气浮池，经释放器进入池中。该法缺点是；水量变化，溶气罐的压力也随之变化，影响溶气效果，影响气浮效果。因此，在操作中要求控制进水量，保持平稳操作。

1.2 部分回流溶气气浮

取气浮池出水回流作 “溶气水”，用压力罐将空气溶于水中，溶气水进池后经释放器进入池内，同隔油来水一同进到气浮池反应区。此法适于污水进水量不稳定工况，溶气水量不变，溶气效果稳定，因此气浮效果较好。该法的电耗较前面的全压力溶气浮可降低63%。

1.3 溶气泵气浮

属部分回流溶气方式，污水处理场2006～ 2008年试用过，也是取气浮后污水作溶气水，用泵式溶气机吸入空气来制作溶气水。与前面两个方法相比，不用压缩机供风，进池不需释放器，溶气水同隔油出水一并进入气浮池［3］。溶气水也同样不受污水水量波动影响，运行稳定，效果也比较稳定。

1.4 泵前吸气法

由泵出口引水经一个微型射流器吸入空气，再回到泵的入口，制成溶气水进入气浮池经释放器进入池中。优点是可省下溶气罐和压缩机，但是吸气量控制困难，进气量稍大一点就会造成泵抽空，而吸气量过小又影响效果。该法对泵体腐蚀较为严重，泵前吸气法采用的不多［4］。

1.5 射流气浮

有两种形式，一是将隔油池来水经射流器吸入空气后进入溶气罐，再进入浮选池；另一是隔油来水经射流器吸入空气，直接进入浮选池。污水处理场在1983～1984年用过这两种形式的，优点是池内不需安装释放器，缺点是反应区的气泡较大。该厂地处北方，在寒冷冬季，射流器的吸气口结冰霜无法进气，使得气浮无法进行。

1.6 无药低渣气浮

全压力溶气的一种，特点是强化溶气量、不加絮凝剂。最大的优点是产浮渣量小，给 “三泥”处理减轻负担。一般炼油污水处理场的 “三泥”，即油泥、浮渣、剩余活性污泥，其中浮渣占总量的80%。采用无药低浮渣气浮，浮渣量可减少约80%，同时节省药剂，“三泥”脱水又减少污水回流量，符合当前国家节能减排的政策。缺点是除油效果对比有药气浮差一些，特别是对乳化严重的含油污水不适用。而对大多数炼油厂的污水处理场是比较实用的。

无药低浮渣气浮，又称离子气浮。空气在水中的溶解度不仅与压力成正比，而且，随着压力的增加，空气在水中的动能增加。在合适的动力学条件下：①形成空气的过饱和水溶液；②在游离油及油包水型乳化油分子表面形成过饱和吸附；③通过偶极作用，部分空气分子进入水包油型乳化油分子团内部，形成带气体的 （水包油型）荷电离子团；④在保压的条件下，空气分子在水中处于真溶液状态。当外压力迅速降低后 （恢复常压），过饱和水溶液中的空气从分子态转变为极细的集合态，形成极为细小的上浮性气泡，符合理想溶气水气泡细微（15～30μm）、气泡分布均匀、气泡致密的3个基本特征。同时，吸附在游离油及油包水型乳化油分子团表面的空气分子以及进入水包油型乳化油分子团内部的空气分子也随着空气分子的聚集而使细微的油滴形成大块的油团随气泡上浮。

2 改造选择

经过对国内气浮技术的调查分析，无药低浮渣气浮技术具有明显的优点，已在多个油田污水处理场 （站）成功使用和某炼油污水处理场应用，并通过中石化专家组的鉴定和受到好评。该技术采用其专利设备 “混匀器”、“气液反应装置”和气浮机所组成的气浮处理系统，其优势是能产生理想溶气水，符合上述理想溶气水的条件。在不加任何浮选药剂的条件下，达到生化池进水水质指标，并且浮渣产率少、浮渣含水量降低、含油量增加，且不含药剂，便于回收利用，又无任何药剂费用、减少“三泥”处理费用［2］。

2.1 主要特点和优点

采用混匀器及压力容器罐产生的溶气水，为过饱和溶气，气泡细、气泡密且分布均匀。不加气浮剂，每年节省药剂300 t（液），价值约30万元。浮渣产率低，使后续处理费用大大降低，节资约10万元。浮渣含水低、含油高 （切水后浮渣含油10%～20%），且不含药剂，利用价值提高［3］，可直接回用，不需脱水和焚烧处理。

2.2 设置

无药低浮渣气浮都是采用卧式罐形式的，污水处理场两级气浮都是平流池子的，将两级气浮池利旧进行改造，其中二级浮选保留加药设施。正常运行时一、二级浮选不加药，偶尔在来水水质乳化较严重时或水质冲击时，二级气浮可投加药剂。如循环水场因装置漏油乳化严重置换排水，即乳化严重的水进入污水处理场时，应恢复加药除油。来水硫化物高了，会对生化处理造成冲击，可在此处加入铁盐 （硫酸亚铁或复合聚合铝铁等），让水中的硫化物形成硫化铁，减少对生化处理的冲击。

2.3 工艺流程

污水场工艺流程为［4］：来水→格栅→沉沙池→除油罐→缓冲罐→斜板隔油池→一级浮选→二级浮选→A／O生化池→二沉池→高速过滤罐→排放（图1）。

其中气浮工序工艺流程是；隔油池来水→一浮吸水池→一浮泵→一级气浮→二浮吸水池→二浮泵→二级气浮→A／O生化池 （图2）。

图1 污水处理场工艺路程示意图

图2 无药低渣浮选工艺流程示意图

3 运行效果

污水处理场于2008年5月27日改造完成并投用，投用后排水水质较改造前提高许多，达到了设计指标；其中排水COD多在60 g／L以下，水中油含量在5 mg／L以下，其它各项指标也好于改造前（表1），浮选池出水水质可满足生化进水水质指标要求（表2）。

表1 改造后污水场进水及排水水质表 单位：mg·L－1

表2 污水场气浮进出水水质表 单位：mg·L－1

4 结 论

无药低浮渣气浮技术在炼油污水场应用，利用原有浮选池改造是可行的。这样不仅投资少，而且出水水质达到了生化处理进水水质指标。

无药低浮渣气浮池，运行平稳，运行费用低，浮渣产量少，特别是对 “三泥”脱水装置 “减负”。“三泥”脱水过程中最难处理的就是浮渣，这里的浮渣可直接外售，“三泥”几乎变成了 “二泥”，不仅是泥量减少了80%，而且剩下的 “二泥”好处理，脱水机不必要选用高档次的就可完成脱水过程。返回污水处理场的污水量减少，减少返回水对污水处理场的冲击。

因投资限制，改造时气浮收渣管选用的是可调式集渣管，因浮渣含水率低流动性差，收渣时需要带水冲，使得浮渣含水率高不好直接外售。应将此处改进为无轴送料机收浮渣，在近处设浮渣罐，收渣直接进罐、浮渣罐现场沉降切水，切水后直接装车外售，不需再去 “三泥”脱水处理。

［1］ 陈翼孙.胡斌.气浮净水技术 ［M］.北京：中国环境化学出版社，1992.

［2］ 翁焕新.污泥无害化、减量化、资源化处理技术 ［M］.北京：科学出版社，2009.

［3］ 吕春香.污水处理基本不排泥 污泥产业化早冲击波 ［EB／OL］.中国水网.2009－06－04.

［4］ 刘德君.炼油污水处理场改造方案选择 ［J］.中国建设信息：水工业市场，2007（11）：78－81.