高效旋流溶氣氣浮在電脫鹽污水處理中的應用

周文凡 賈寧 王俊君

摘要：為了達到更高的環保要求，降低裝置加工損失，煉油廠污水預處理裝置引進了高效旋流一體化污水處理技術。該技術為國內新興的氣浮—弱離心力旋流單元組合技術，以低能耗、高效率、無（少）藥劑投加，產生的污泥量小，無（少）次生危廢產生等優勢逐步在國內油田、電脫鹽等水質較惡劣的污水領域應用。該技術可有效去除分散油和部分乳化油，對精細過濾器進口含油量能起到較為有效的限制作用。設備集成化程度高，占地面積小，是一種新型高效污水處理技術，對凈化水質升級達標具有重要價值。

關鍵詞：旋流氣浮;污水處理

引言：

污水預處理裝置是針對煉油廠產生的含油、含鹽污水通過沉降除油的預處理裝置，包括含油污水和含鹽污水兩個系統。其中含鹽污水系統主要處理常減壓裝置電脫鹽設施產生的高含油、高含鹽污水，經處理滿足COD<1800mg/L、油含量<350mg/L后送大污水處理廠進一步進行深度處理。然而因原油性質重質化、劣質化日趨嚴重，電脫鹽產生的含鹽污水油含量、懸浮物越來越高，“乳化現象”越來越嚴重。簡單的沉降除油已經不能有效分離污水中的油含量、懸浮物。為了保證下游污水處理裝置能夠穩定運行，減少該污水因水質波動對大污水處理廠的沖擊。

1污水水質

1.1污水水質特點

煉油廠常減壓裝置加工原油涉及哈薩克斯坦原油、俄羅斯原油、牙哈原油和瑪湖原油等多品種原油，原油性質變化幅度較大。而油田為了原油開采而加入大量化學藥劑注聚合物，采出液中含聚合物，殘留在原油中，經電脫鹽油水分離，大量的油水乳化物質進入含鹽污水系統，形成水包油型乳化液，使得含鹽污水水質不穩定。

綜上所述電脫鹽污水具有以下幾個特點：1） 乳化嚴重，攜帶懸浮顆粒，密度與水接近，沉降分離困難2）沖擊大，含油高，常規處理設各難以適應3）含硫化物、揮發酚、VOC等，存在一定的安全和環保風險4）含膠質、瀝青質，易結蠟、堵塞。

1.2電脫鹽污水目前存在的問題

針對電脫鹽污水高含油、乳化以及當常減壓裝置電脫鹽反洗時，水質較差，攜帶較多油泥及浮渣的特點，裝置目前的在含鹽污水調節罐長時間靜置沉降除油處理手段已經難以分離。2017年1月至今，外送大污水處理廠的含鹽污水COD平均值905mg/L，其中最大值達

到5000 mg/L。另外電脫鹽污水懸浮物和油較多，經過含鹽污水罐調節沉降除油不能有效去除污油和懸浮物，部分懸浮物和污油進入在線表后會導致在線表異常顯示，造成電脫鹽污水不能持續排放，對安全生產帶來影響。

為了確保電脫鹽污水不對大污水處理廠造成沖擊，含鹽污水預處理后的水質控制指標需要控制在油含量≤50mg/L，懸浮物含量≤40mg/L，實現污水系統的穩定運行新增簡單實用的高效旋流氣浮設施是十分有必要的。

2污水處理工藝

2.1工藝選擇

由于電脫鹽污水乳化帶油嚴重，其油類以分散態存在于污水中。因此傳統的儲槽、隔油池等重力分離法對乳化油兒乎無分離作用，除油效果較差，離心分離由于高速旋轉會造成污水中油的二次乳化，也不適用于乳化油的外離;膜系統易堵塞，成本高：傳統氣浮等技術則不適用于含油波動大的場合，均存在明顯的不足。根據常減壓裝置電脫鹽污水水質特點、水質控制指標以及現場空間狹小的特點，經反復技術和經濟分析論證后，采用高效旋流溶氣氣浮工藝對該電脫鹽污水進行處理。

針對此情況采用了兩級CDFU（旋流溶氣氣（?。＠夹g為核心設備，在不添加任何藥劑的情況下，純物理破乳分離方法，實現在較短的浮選時間內取得較高的油水分離效果，出水油含量達到小于10mg/L對控制指標，同時顯著降低COD和H2S對含量，大大減少了電脫鹽污水對業主設備損害和降低下游污水處理廠的負荷。

2.2工藝流程

高效旋流溶氣氣浮工藝是一種將旋流離心分離技術，高效溶氣和超微氣泡發生技術，氣浮分離技術有機結合于一體，對含油、含懸浮物污水進行高效分離的一種混合型裝置。本著既能解決實際問題又能減少投入的原則，充分利用原有的沉降除油工藝流程，電脫鹽污水經5000m3隔油罐沉降除油處理后經污水經泵提升后進入高效旋流溶氣氣浮設備進一步除油，浮油、分散油和乳化油在旋流的作用下迅速被微氣泡粘附后去除，經處理后污水達到要求后進入污水處理廠管網，兩級高效旋流溶氣氣浮排出污油水（乳化油已破乳）依靠自壓經排油口進入污油罐進行沉降分離，含鹽污水經泵增壓后外送大污水處理廠深度處理。兩級高效旋流溶氣氣浮使用氮氣作為溶氣氣源，耗氣量約為 400L/min，產生的廢氣排入除臭系統。兩級氣浮正常情況下采用串聯運行，也可互為備用，以實現裝置長周期運行?？紤]到后續有降低污水中COD含量要求，將在一級高效旋流溶氣氣浮進水口和二級高效旋流溶氣氣浮進水口之間預留絮凝劑加入口。

2.3工藝設備

高效旋流溶氣氣浮器為緊湊型旋流氣浮一體化設備，包括氣液混合裝置、溶氣釋放裝置、 氣體精密流量控制裝置和旋流溶氣泵。

氣液混合裝置：采用特殊設計內部導葉和合理內部空間的布局，實現微氣泡與污水中污染物高效、均勻混合，以提高浮選效果;

溶氣釋放裝置：采用特殊抗腐蝕、抗氣蝕材質和合適的流體結構設計，實現通過減壓釋放后產生的微氣泡數量多、濃度高且分布均勻（微氣泡直徑 5～30μm，粒徑中值15μm左右）;

氣體精密流量控制裝置：主要由氣體精密流量檢測、壓力監控、自動快速控制調節、保護裝置等組成，反應速度快于常規控制系統，實現精確、穩定地給旋流溶氣泵供氣，防止旋流溶氣泵因氣量過大產生氣縛、氣蝕，或因氣量過小影響到氣浮效果。

旋流溶氣泵：普通的泵在氣液混送時，氣體積聚在泵的輪轂處，阻塞葉輪進口流道產生氣縛，不能可靠工作。旋流溶氣泵采用多級開式葉輪設計，其中開式葉輪具有良好的機械和流體性能，且沒有軸向力，運行時無軸向串動，保證穩定運行。在開式葉輪外側采用輪轂擴壓器設計，擴壓器使流體產生的徑向力分布均勻，與開式葉輪組合實現穩定的溶氣，同時又不氣縛。

2.4技術特點

兩級旋流溶氣氣浮工藝處理污水具有以下特點：

①污油去除效率不低于90%，遠高于常規IGF。

②能耗低（10%的IGF能耗），氣體消耗量少（1%～3%處理量）

③藥劑投加量小，產生的污泥量小，運行和維護費用少。

④自動化控制，操作簡單，管理方便，運行穩定，性能可靠，可以滿足10%～120%的流量變化范圍

⑤流程短，污水只有兩級處理，結構緊湊，占地面積小。

3應用效果分析

為驗證兩級旋流溶氣氣浮設施的運行效果，評價氣浮設施對含鹽污水懸浮物和油的去處能力，考核當前氣浮設施運行效果。2020年3月31日至4月3日按照技術協議對兩級旋流溶氣氣浮設施進行72小時性能測試。測試過程中將高濃度電脫鹽黑水引入高效旋流溶氣氣浮設施進行測試，經過氣浮設施處理后，污水外觀透徹，效果較好。

測試2020年3月31日11：00開始，4月3日11：00結束，本次測試共產生15組數據，經數據分析匯總，二級高效旋流溶氣氣浮設施出口石油類含量全部小于50mg/L，滿足技術協議要求，石油類（性能考核指標）平均降低30.76mg/L，去除率69.53%，刨除一級氣浮進口油含量小于50mg/L以下的數據后，石油類平均降低50.82mg/L，去除率83.13%;二級氣浮設施出口懸浮物含量全部小于40mg/L，滿足技術協議要求，懸浮物平均降低17.97mg/L，去除率71.66%。

4結論

①采用兩級高效旋流溶氣氣浮工藝處理電脫鹽污水效果顯著，出水水質穩定，油含量平均為9.24mg /L，懸浮物含量平均為7.03 mg /L，達到該電脫鹽污水穩定運行的水質要求。

②兩級高效旋流溶氣氣浮投用后，除了水質外觀得到了大幅改觀外，在水質分析數據上看也有大幅改觀，日常處理效果明顯。

③實際運行表明，兩級高效旋流溶氣氣浮工藝具有流程短、處理效率高、運行穩定操作簡單及占地面積小等特點，在空間狹小的裝置改造中極具優勢，是一種比較理想的污水處理工藝，值得推廣。

④兩級高效旋流溶氣氣浮設施投用后，2020年1月至2020年6月電脫鹽含鹽污水外送在線表沒有出現因雜質干擾造成異常超標的情況。2019年電脫鹽含鹽污水外送在線表出現因水質中油顆粒、懸浮物引起的干擾造成的數據異常高達15次，平均每月1～2次。

參考文獻：

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[2]燕紅等.高效旋流氣浮一體化污水處理技術.油氣田地面工程，2013.32（02）：47-48