氣浮工藝在高濃含油廢水處理中的應用

隨著(zhù)社會(huì )工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)者不斷增加，生產(chǎn)范圍也不斷擴大，伴隨而來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日趨嚴峻，如何促進(jìn)經(jīng)濟、社會(huì )、環(huán)境三者和諧發(fā)展成為當下各界人士高度重視的課題之一。其中黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)、食品制造業(yè)、石油開(kāi)采業(yè)、石油加工、煉焦及核燃料加工業(yè)，以及其他以油類(lèi)為主要燃料的生產(chǎn)工業(yè)，在工業(yè)領(lǐng)域占據著(zhù)重要地位，而其在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量高濃度含油廢水也自然成為了環(huán)境問(wèn)題的重頭戲。

、

該類(lèi)廢水成分復雜，危害性大，處理量難度高[12]，備受關(guān)注，目前已研究出較為成熟的處理技術(shù)并在實(shí)際工程中得到良好推廣和應用。

1 高濃含油廢水特性及氣浮工藝適用性

高濃度含油廢水含油量大，油的密度接近或略小于水，以懸浮態(tài)、乳化態(tài)、溶解態(tài)三種狀態(tài)存在于水中，難于分離。油類(lèi)污染物一旦進(jìn)入水體立刻在水面擴散形成油膜，阻止水體從大氣中復氧。油類(lèi)遷移范圍廣、降解速度慢，魚(yú)蝦吸收富集后便帶有異味，最終影響人類(lèi)健康。因此，在處理該類(lèi)廢水時(shí)必須預先對油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行處理，以達到后續處理系統的進(jìn)水水質(zhì)要求。

目前含油廢水預處理主要采用混凝氣浮法和混凝沉淀法。混凝氣浮與混凝沉淀相比，具有較高的濁度、COD 和油脂去除率，而且乳化油脫穩聚集后以浮油的形式浮于水面，可回收利用，不僅可抵消一部分處理成本，而且還不會(huì )造成二次污染。當浮油中雜質(zhì)多（如冷軋機潤滑油混入）不適于回用時(shí)，由于其所含熱值較大也可用作燃料。混凝氣浮法還可以縮短廢水處理時(shí)間，因為沉淀法是依靠混

凝顆粒不斷長(cháng)大而下沉[4]，顆粒的有效碰撞幾率決定了顆粒長(cháng)大的時(shí)間；氣浮法則借助于微氣泡的粘附作用，從而使得反應時(shí)間比沉淀法短，反應區占地面積較小，這對降低反應能耗與基建投資有重要的意義。同時(shí)混凝氣浮法對含油乳化液廢水中污染物負荷具有較強的耐沖擊能力，因此混凝氣浮更適合處理含油廢水。

2 氣浮工藝在高濃含油廢水處理中的工程實(shí)踐

氣浮又稱(chēng)空氣浮選，是水處理中常用的浮選方法。它是以微小氣泡作為載體，粘附水中的雜質(zhì)顆粒, 使其視密度小于水，然后顆粒被氣泡攜帶上浮至水面最終與水分離去除的方法。實(shí)際應用中，由于廢水水質(zhì)不同，綜合考慮處理效果和基建、運行費用等因素，所選用的氣浮工藝也有所不同。 2.1 加壓溶氣氣浮（DAF ）

加壓溶氣氣浮法是將廢水加壓溶氣后進(jìn)行氣浮法水處理的工藝過(guò)程。其特點(diǎn)是將被處理污水（全部和部分）用水泵加壓到3-4kg/cm2, 送入專(zhuān)門(mén)裝置的溶氣罐，在罐內使空氣充分溶于水中，然后在氣浮池中經(jīng)釋放器突然減到常壓，這時(shí)溶解于水中的過(guò)飽和空氣以微細氣泡在池中逸出，將水中懸浮物顆粒或油粒帶到水面形成浮渣以排除之。這種方法的處理效率可達90%以上，但耗電高。

某食品加工廠(chǎng)以生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)冷凍烤鰻系列和水產(chǎn)品加工為主, 生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的主要污染物包括蓄養過(guò)程產(chǎn)生的排泄物及粘稠液；宰殺、清洗過(guò)程排放的大量血水、油脂以及部分碎肉屑、內臟等；及烤制過(guò)程冷卻及清洗設備用水，排放水中富含油脂、調味汁、碎肉等。該廢水含油量高，油類(lèi)含量范圍：450～4860mg/L，水質(zhì)隨著(zhù)生產(chǎn)工藝所用原

氣浮工藝在高濃含油廢水處理中的應用 159

料魚(yú)油種類(lèi)的不同而變化幅度大，其中還含有高濃

度COD Cr 、BOD 5和陰離子洗滌劑。普通的處理方法無(wú)法承受如此高的負荷，因此，采用絮凝+加壓溶氣氣浮法對該廢水進(jìn)行預處理，后續進(jìn)入生化系

統進(jìn)一步處理后達標排放。該預處理系統出水油脂含量小于70mg/L，可滿(mǎn)足生化處理進(jìn)水水質(zhì)要求，處理效果見(jiàn)表1。

表1 混凝+加壓溶氣氣浮法處理效果

污染因子 CODcr BOD5

油脂 NH3-N SS pH

進(jìn)水平均濃度（mg/L） 76000 19860 2655 19.8 6590 10.08

出水濃度（mg/L） 1180 364 63.2 3.15 280 5.5 去除率（%） 98.45 98.17 97.62

表2 混凝+渦凹氣浮法處理效果

污染因子

進(jìn)水平均濃度（mg/L） 340 出水濃度（mg/L） 5.6 去除率（%） 98.35

[3]

84.09 95.75 /

注：以聚合氯化鋁（PAC ）為混凝劑[3]，pH 為5.5，加藥量為90 mg/L。（該工作條件由最佳反應條件實(shí)驗測得）

油脂 SS

1650 28

95.30

注：以聚合氯化鋁（PAC ）為混凝劑，加藥量為30~40mg/L。（該工作條件由最佳反應條件實(shí)驗測得）

經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐運行表明，該預處理系統對油

脂去除率高，處理效果穩定可靠，抗沖擊負荷能力強，效能高，其溶氣釋放器采用了專(zhuān)利抗堵設計，大大改善了系統的堵塞現象。同時(shí)對CODCr 、BOD5、SS 和陰離子洗滌劑均有較好的去處效果，保證了后續生化處理工藝的正常運行，出水達標排放。

2.2 渦凹氣浮（CAF ）

渦凹氣浮系統主要有曝氣區、氣浮區、回流系統、刮渣系統及排水系統等幾部分組成，加藥混凝后的污水首先進(jìn)入裝有渦凹曝氣機的曝氣區，通過(guò)底部的中空葉輪的快速旋轉在水中形成了一個(gè)真空區，此時(shí)水面上的空氣通過(guò)中空管道抽送至水下，并在底部葉輪快速旋轉產(chǎn)生的三股剪切力下把空氣粉碎成微氣泡，微氣泡與污水中的固體污染物有機地結合在一起上升到液面。到達液面后固體污染物便依靠這些微氣泡支撐并浮在水面上，通過(guò)刮渣機將浮渣刮入污泥收集槽，凈化后的水由溢流槽溢流排放。它是通過(guò)特制的曝氣機來(lái)產(chǎn)生微氣泡的，因此不需要空壓機、循環(huán)泵、壓力溶氣罐、釋放器或噴嘴、絮凝劑預反應池等附屬設備，基建投資少，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，效率高，運行費用低，無(wú)噪音。

某鋼廠(chǎng)污循環(huán)系統[5]投運以來(lái)始終存在油份過(guò)高的問(wèn)題，致使冷卻設備噴嘴堵塞影響產(chǎn)品質(zhì)量效

果。該含油廢水水質(zhì)水量變化系數較大，水中含油量從10mg/L到300mg/L不等，水中懸浮物含量不高，一般在20到30mg/L左右，同時(shí)具有一定的色度。針對上述水質(zhì)特點(diǎn)該廠(chǎng)采用絮凝+渦凹氣浮法對廢水進(jìn)行預處理，再經(jīng)過(guò)濾器處理后使最終出水油份保持在5mg/L以下，達到污循環(huán)水水質(zhì)標準，該預處理系統處理效果見(jiàn)表2。

從表中數據可以看出CAF 裝置在除油及SS 方面具有較好的去除效果，因省去了絮凝劑預反應池，絮凝體形成時(shí)間短，使絮凝效果受到一定的影響，但該系統依然可以穩定運行，不影響出水水質(zhì)；同時(shí)簡(jiǎn)化了處理工藝，節約了基建投資。實(shí)踐運行表明該廠(chǎng)污循環(huán)水在正常含油量情況下采用該預處理裝置能將出水油份控制在10mg/L以下，運行連續穩定，滿(mǎn)足生產(chǎn)需求。 3 結論

氣浮工藝作為一項高效固、液分離技術(shù)，在含油工業(yè)廢水及其他含懸浮顆粒廢水處理上得到了普遍的應用，效果穩定可靠。該工藝多用作生化處理和深度處理的預處理工藝，以去除密度較小的懸浮顆粒物及油類(lèi)物質(zhì)，以保證后續工藝處理效果。該工藝可根據實(shí)際水質(zhì)特點(diǎn)采用多級氣浮處理，操作方便靈活。隨著(zhù)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，各類(lèi)廢水水質(zhì)也隨之不斷變化，處理難度不斷提高，氣浮工藝也將在新的領(lǐng)域上得到進(jìn)一步的研究和發(fā)展。

超臨界反應技術(shù)的應用與發(fā)展 121

有效去除死區的污垢，清洗后無(wú)需干燥，無(wú)殘留，取方法以及超臨界反應與反應物的作用關(guān)系；研究并且超臨界CO 2清洗在技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)保等方面都利用超臨界反應減少石油加工過(guò)程中的應用；研究具有優(yōu)越性，具有廣闊的發(fā)展前景。 超臨界水在廢水處理中的新應用；探索超臨界CO 2

在高分子材料、生物制品、醫藥食品等領(lǐng)域的應用1.4 超臨界反應技術(shù)在催化加氫反應的應用

新工藝；通過(guò)改變反應器結構或者增加惰性成份以超臨界反應技術(shù)應用于催化加氫反應應用了

達到調控反應的目的等。隨著(zhù)超臨界反應研究的不超臨界流體的高溶解、高擴散、可控相行為以及能

斷發(fā)展，新的技術(shù)的產(chǎn)生，超臨界反應技術(shù)將產(chǎn)生大幅提高催化劑的穩定性的特點(diǎn)，而CO 2的臨界條

件比較容易達到，且環(huán)保經(jīng)濟，常被用作反應介質(zhì)。 巨大的經(jīng)濟效益以及社會(huì )效益。

超臨界CO 2介質(zhì)中的催化加氫反應，包括不對

稱(chēng)加氫、不飽和醛/酮加氫、油脂加氫、CO 加氫（氫參考文獻

經(jīng)過(guò)國甲酰化反應）、CO 2加氫和硝基化合物加氫。

內外的研究發(fā)現，以超臨界CO 2為介質(zhì)進(jìn)行反應基[1] 王云海，等．超臨界化學(xué)反應技術(shù)及應用研究本上解決了傳質(zhì)問(wèn)題，極大提升了反應速率，大幅進(jìn)展．精細石油化工進(jìn)展，2001；2（2）：34-37 減小氫壓對超臨界加氫的影響；CO 2的含量對溶解[2] 孫杰，楊再鵬，劉正．超臨界水氧化技術(shù)發(fā)展H 2、提高反應速率、移動(dòng)反應平衡和改變反應選擇現狀及展望．化工環(huán)保，2005；25（1）：33-36

[26] 性等齊了重要的作用。[3] 丁軍委，陳豐秋，吳素芳，等．苯胺在超臨界

2 前景與展望 水中氧化反應路徑[J]．化工學(xué)報，2000；51（5）：

超臨界反應技術(shù)作為一種新型的化學(xué)工程技690-694

術(shù)，在科學(xué)研究以及應用研究方面已經(jīng)取得了長(cháng)足[4] 丁軍委，陳豐秋，吳素芳，等．苯胺在超臨界的發(fā)展，以理論為導向仍然存在以下問(wèn)題： 水中氧化反應動(dòng)力學(xué)的研究[J]．高校化學(xué)工程

（1）傳統的反應動(dòng)力學(xué)形式不再適用于超臨學(xué)報，2001；15（1）：66-70.

界流體，因此需要建立新型的動(dòng)力學(xué)方程。 [5] 林春綿，章淵昶，周紅藝，等．超臨界水中萘

（2）對超臨界反應過(guò)程的計算模擬，分子設酚氧化分解的研究[J]．化學(xué)反應工程與工藝，計仍是研究的薄弱環(huán)節。 2000；16（1）：77-81

（3）相行為對超臨界反應的影響不夠清晰。 [6] 林春綿，袁細寧，沈雁，等．ε-酸在超臨界水中

（4）完全適用于超臨界反應的反應器尚不成的氧化降解[J]．高校化學(xué)工程學(xué)報，2000；14熟，其技術(shù)關(guān)鍵以及各方面的影響因素尚不明確。