高效旋流氣浮一體化污水處理技術(shù)

1 技術(shù)原理

高效旋流氣浮一體化處理技術(shù)主要以弱離心力旋流和微細氣泡氣浮兩個(gè)單元技術(shù)為基礎。高效旋流氣浮一體化設備采用立式壓力容器結構，采出水經(jīng)過(guò)氣液混合泵加壓溶氣后，切向進(jìn)入由設備外壁和中心內筒構成的環(huán)形間隙內，在螺旋導片的作用下產(chǎn)生一定強度的旋流；同時(shí)溶于采出水中的氣體以微氣泡形式釋放，完成初次氣浮旋流處理過(guò)程。底部出水部分回流，經(jīng)另一臺氣液混合泵加壓溶氣后，由位于容器下部的均勻布水器釋放大量微細氣泡，初步凈化后的污水自上而下流動(dòng)完成二次氣浮過(guò)程。油從頂部排油口排出，氣體則通過(guò)循環(huán)管路回用或由放空閥排出。

2 室內試驗

2.1 正交試驗方案設計

確定影響高效旋流氣浮一體化設備分離性能的因素主要有以下6 個(gè)：入水注氣比、回流水注氣比、回流比、分流比、含油量、處理量，根據以上變量列出相對應的因素水平表，并按所設計的正交試驗表進(jìn)行25 組試驗（以除油效率作為輸出量）。

由試驗可知，影響因素由主到次排列順序依次為：處理量、回流注氣比、含油量、入水注氣比、分流比、回流比。

2.2 單一變量對設備分離性能影響的試驗

（1）處理量對設備分離性能的影響。在上述最優(yōu)操作參數下向設備內通入配制含油污水 ，并改變處理量，測其吸光度值并記錄。由試驗結果可知，最佳操作參數中處理量選擇為4 m3/h。

（2）回流注氣比對設備分離性能的影響。由回流注氣比與除油效率的關(guān)系曲線(xiàn)可看出，當回流注氣比從0.05 增大到0.1 時(shí)，除油效率較為穩定，但當回流注氣比從0.1 繼續增大到0.15 時(shí)，除油效率急劇下降。確定回流注氣比為0.1。

（3）含油量對設備分離性能的影響。由含油量與除油效率的關(guān)系曲線(xiàn)可看出，在一定范圍內，隨著(zhù)含油量的增大除油效率先增大，然后保持相對穩定，最佳操作參數中含油量選擇為500 mg/L。

（4）入水注氣比對設備分離性能的影響。由入水注氣比與除油效率的關(guān)系曲線(xiàn)可看出，并非單向增大入水注氣就能提高除油效率，相反，在一定范圍內，處理效率先隨著(zhù)入水注氣比的增大而減小，隨后保持相對穩定。

（5）分流比對分離性能的影響。由分流比與除油效率的關(guān)系曲線(xiàn)可看出，改變分流比，除油效率未見(jiàn)明顯波動(dòng)。確定最佳操作參數中分流比為0.08。

（6）回流比對CFU 分離性能的影響。由回流比對除油效率的影響曲線(xiàn)可看出，在一定范圍內，隨著(zhù)回流比的增大，除油效率首先逐漸增大，然后逐漸減小。在本試驗條件下，回流比為0.2 時(shí)除油效率達到最大值（27%左右）。

3 現場(chǎng)應用

3.1 現場(chǎng)試驗概況

樣機現場(chǎng)應用地點(diǎn)在中原油田采油五廠(chǎng)胡二污水站。

采出水來(lái)源及回注均為胡狀油田，儲層巖性為砂巖，孔隙度15%～24%，油層空氣滲透率24×10-3～950×10-3 μm2 ，孔喉平均半徑為3.83 μm ，原油地下黏度1.55～4.0 mPa·s，原油相對密度0.82～0.95 g/cm3左右。

3.2 現場(chǎng)試驗流程

將高效旋流氣浮污水處理設備安裝在來(lái)水管線(xiàn)上，從來(lái)水閥組安裝試驗旁通，來(lái)水水質(zhì)為原水水質(zhì)，未投加處理藥劑。試驗氣源為氮氣，氮氣采用氮氣瓶供給。試驗工藝流程見(jiàn)圖1。

 3.3 現場(chǎng)試驗方案及主要成果

3.3.1試驗方案

（1）正交試驗。用正交試驗的方法在現場(chǎng)試驗中選取一系列合理的變量，通過(guò)對正交試驗結果的分析選取最優(yōu)參數�，F場(chǎng)試驗正交因素見(jiàn)表1、表2。

表1 現場(chǎng)正交試驗因素

 表2 現場(chǎng)正交試驗數據

 （2）單一變量對除油性能的影響試驗。單一變量的具體變化情況見(jiàn)表3。

表3 單一變量變化水平

 3.3.2主要成果

（1）正交試驗篩選最優(yōu)參數。在未添加任何水處理藥劑的情況下對采出水進(jìn)行處理，對每組數據取三次樣后取平均值，結果見(jiàn)圖2。正交試驗的結果表明，在分流比為0.05、回流比為0.2、氣泡發(fā)生器注氣壓差為0.05 MPa、回流注氣比為0.05 的條件下除油效率最高。

 圖2 正交試驗除油效果

（2）加藥對除油效率的影響試驗。在最優(yōu)參數下，通過(guò)添加不同濃度的聚合氯化鋁（PAC）后除油效率得到了明顯提升。除油效率最高可達93.8%，從除油效果及經(jīng)濟用量的角度考慮，加藥濃度為20 mg/L 左右較為適宜。

3.4 試驗結論

（1）設備除油效率及精度。除油效率≥90%，出水含油量≤15 mg/L，根據進(jìn)、出水水質(zhì)分析報告，設備可有效去除分散油和部分乳化油。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）設備占地面積比較。設備體積不到常規設備的1/2，有效停留時(shí)間不到常規氣浮設備的1/10，離心力不到常規旋流分離裝置1/10，減小占地面積50%以上。

（3）運行費用比較。采用二次氣浮，并循環(huán)利用產(chǎn)生氣泡，可不投加或少投加化學(xué)藥劑，減少污泥產(chǎn)出50%以上，運行費用節約30%以上。

4 結語(yǔ)

高效旋流一體化污水處理技術(shù)為國內新興的氣浮—弱離心力旋流單元組合技術(shù)，具有較高的處理效率和精度。經(jīng)室內試驗及現場(chǎng)試驗測試可知，該技術(shù)可有效去除分散油和部分乳化油，對精細過(guò)濾器進(jìn)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，是一種新型高效采出水處理技術(shù)，對凈化水質(zhì)升級達標具有重要價(jià)值。