微納米氣浮技術(shù)在煉油污水處理中的應(yīng)用

鎮(zhèn)祝龍，王 湘

(岳陽長嶺設(shè)備研究所有限公司，湖南 岳陽 414000)

原油在煉制過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水，對于這類處理難度和危害都較大的污水，目前國內(nèi)煉油廠主要采用“隔油+氣浮”工藝處理，以達(dá)到去除污水中絕大部分油含量和懸浮物的目的。氣浮是一種歷史悠久的高效固液分離技術(shù)，主要用于去除密度與水相近、無法自然沉降又難于自然上浮的懸浮雜質(zhì)，具有分離效率高、設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)前，國內(nèi)外煉廠普遍采用的氣浮技術(shù)有渦凹?xì)飧『图訅喝軞鈿飧?。渦凹?xì)飧〖夹g(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備占地面積較小、節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是氣泡粒徑較大，除油和懸浮物的效果較差，因此工業(yè)應(yīng)用中多用于多級氣浮的第一級。加壓溶氣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能釋放出大量尺寸微細(xì)、粒度均勻、密集穩(wěn)定的微氣泡，除油效果較好，缺點(diǎn)是需回流部分處理后的水以發(fā)生微氣泡，工藝復(fù)雜，能耗較高。因此煉油廠含油污水處理需要一種除油效果好、能耗小、工藝簡單的新型氣浮技術(shù)。

1 微納米氣浮技術(shù)介紹

微納米氣泡是指直徑在0.1～50 μm范圍內(nèi)的微小氣泡[1]。比較半徑為1 mm和10 μm的氣泡，發(fā)現(xiàn)當(dāng)二者體積一定時(shí)，后者的比表面積在理論上是前者的100倍[2]。根據(jù)微納米氣泡的特性，其常被用于廢污水處理、漁業(yè)水產(chǎn)行業(yè)、氣浮選礦、水體修復(fù)和凈化等領(lǐng)域[2-3]。針對石化企業(yè)含油污水除油效果不理想，尤其是油含量高、乳化程度嚴(yán)重的污水處理難度大，嚴(yán)重影響外排污水或回用水的達(dá)標(biāo)等問題，影響氣浮處理效果的主要因素有氣泡大小、氣水比、藥劑等[4]。我所科研人員展開了大量的研究工作，通過大量的實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，開發(fā)了微納米氣浮技術(shù)。該技術(shù)具有產(chǎn)生的氣泡粒徑小(微納米級)，密度大，能耗低，操作簡單等特點(diǎn)。它改變傳統(tǒng)曝氣方式，直接采用未處理的污水產(chǎn)生大量的高密度、粒徑小的微納米氣泡，將污水、空氣、藥劑實(shí)現(xiàn)100%混合，實(shí)現(xiàn)渣、水、氣的“共凝聚氣浮”，提高除油和除懸浮物效果。

圖1 微納米氣浮除油工藝流程圖Fig.1 The schematic diagram of micro/nano-bubble flotation

圖1是微納米氣浮除油工藝的基本流程圖。藥劑A在污水泵后注入，與污水、壓縮風(fēng)同時(shí)輸送至微納米氣泡發(fā)生器中，形成水、氣(大量的微納米氣泡)、懸浮顆粒小絮體混合體系；混合相與藥劑B混合后進(jìn)入氣浮機(jī)最終實(shí)現(xiàn)水、渣分離。處理后的污水從氣浮池底部引出去生化處理。目前該成套氣浮除油工藝已在中石化、中海油數(shù)家煉油廠應(yīng)用，成功處理過高含油(大于2000 mg/L)、高乳化的污水[5]。

2 工業(yè)應(yīng)用案例

陜西某煉油廠含油污水在進(jìn)行生化處理前，要進(jìn)行隔油、氣浮處理，氣浮處理量為300 t/h，由3套100 t/h的渦凹?xì)飧『?套100 t/h的溶氣氣浮組成。該煉廠原煉油裝置產(chǎn)生的污水水質(zhì)波動(dòng)大，氣浮出水不穩(wěn)定，對下游生化處理單元產(chǎn)生較大的沖擊，已多次造成外排污水油含量、COD等指標(biāo)超標(biāo)。

2.1 側(cè)線試驗(yàn)

應(yīng)該煉油廠邀請，我所技術(shù)人員在現(xiàn)場開展了微納米氣浮工藝的側(cè)線試驗(yàn)，側(cè)線試驗(yàn)的流程如圖2所示，原氣浮的流程如圖3所示。

圖2 微納米氣浮側(cè)線試驗(yàn)流程圖Fig.2 The flow chart of micro/nano-bubble flotation side-line experiment

側(cè)線試驗(yàn)的處理量為2 t/h，原水從隔油池出水采樣口引出，氣浮出水引至集水井，氣浮浮渣排至噸桶。側(cè)線試驗(yàn)使用的藥劑均取自原氣浮加藥系統(tǒng)，使用的空氣來自該煉油廠公用工程的儀表風(fēng)。

圖3 原氣浮流程圖Fig.3 The schematic diagram of the old flotation

圖3為煉油廠原氣浮流程：隔油池出水在渦凹?xì)飧∏暗幕旌蠑嚢璩嘏c兩種藥劑混合后進(jìn)入渦凹?xì)飧〕兀瑲飧〕鲈ジ≡兀瑲飧〕鏊M(jìn)入溶氣氣浮前混合攪拌池與兩種藥劑混合后進(jìn)入溶氣氣浮池，氣浮出渣去浮渣池，氣浮出水20%通過加壓溶氣系統(tǒng)回流至溶氣氣浮池，約80%去往下游進(jìn)行生化處理。

側(cè)線試驗(yàn)期間微納米氣浮和原氣浮的出水?dāng)?shù)據(jù)如圖4～圖6所示。

從圖4可看出，同樣是針對該煉廠隔油池出水，微納米氣浮出水的油含量始終小于“渦凹+溶氣”出水的油含量。

圖5中，針對隔油池出水，微納米氣浮出水的懸浮物多數(shù)小于50 mg/kg，且出水較平穩(wěn)；“渦凹+溶氣”出水的懸浮物多在50 mg/kg以上，且波動(dòng)大。

從圖6可看出，針對隔油池出水，微納米氣浮出水的COD始終小于“渦凹+溶氣”出水的COD。

圖4 側(cè)線試驗(yàn)期間溶氣出水和微納米出水油含量對比Fig.4 The oil content comparison of micro/nano-bubble flotation and DAF

圖5 側(cè)線試驗(yàn)期間溶氣出水和微納米出水懸浮物對比Fig.5 SS comparison of micro/nano-bubble flotation and DAF

圖6 側(cè)線試驗(yàn)期間溶氣出水和微納米出水COD對比Fig.6 COD comparison of micro/nano-bubble flotation and DAF

綜上所述，側(cè)線試驗(yàn)期間，微納米氣浮出水的油含量、懸浮物和COD等運(yùn)行指標(biāo)始終優(yōu)于“渦凹+溶氣”的出水，且微納米氣浮出水懸浮物更平穩(wěn)。

2.2 工業(yè)應(yīng)用

由于側(cè)線試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期效果，該煉油廠應(yīng)用微納米氣浮技術(shù)對“渦凹+溶氣”二級氣浮中的溶氣氣浮進(jìn)行了改造，改造了4套100 t/h溶氣氣浮中的3套。這次改造主要是取消原溶氣系統(tǒng)和藥劑混合系統(tǒng)等，替代以微納米氣浮裝置，利舊氣浮池和刮渣機(jī)等。

圖7、圖8分別是微納米氣浮穩(wěn)定運(yùn)行后，出水油含量和COD的變化曲線。

一般煉油廠污水油含量在100 mg/kg左右。該煉油廠污水油含量并不高，經(jīng)過微納米氣浮后，油含量有明顯降低，微納米氣浮出水油含量在12 mg/kg左右，見圖7。

從圖8可看出，該煉油廠污水經(jīng)過微納米氣浮后，COD有明顯降低。

圖7 改造后微納米進(jìn)出水油含量對比Fig.7 The oil content comparison of micro/nano-bubble flotation before and after treatment

圖8 改造后微納米進(jìn)出水COD對比Fig.8 COD comparison of micro/nano-bubble flotation before and after treatment

綜上所述，經(jīng)過微納米氣浮處理后的污水油含量和COD均明顯降低，微納米氣浮出水油含量在12 mg/kg左右；達(dá)到了本項(xiàng)目技術(shù)協(xié)議的預(yù)期效果。

3 結(jié) 論

陜西某煉廠水務(wù)車間應(yīng)用微納米氣浮技術(shù)處理該煉廠含油污水，處理量300 t/h，出水油含量在12 mg/kg左右；COD有明顯降低；出水水質(zhì)優(yōu)于技術(shù)目標(biāo)要求，且工藝簡單，能耗降低，達(dá)到了預(yù)期效果。

用微納米氣浮技術(shù)處理煉油廠含油污水以去除油和COD是切實(shí)可行的，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。