高效旋流溶气气浮在电脱盐污水处理中的应用

周文凡 贾宁 王俊君

摘要：为了达到更高的环保要求，降低装置加工损失，炼油厂污水预处理装置引进了高效旋流一体化污水处理技术。该技术为国内新兴的气浮—弱离心力旋流单元组合技术，以低能耗、高效率、无（少）药剂投加，产生的污泥量小，无（少）次生危废产生等优势逐步在国内油田、电脱盐等水质较恶劣的污水领域应用。该技术可有效去除分散油和部分乳化油，对精细过滤器进口含油量能起到较为有效的限制作用。设备集成化程度高，占地面积小，是一种新型高效污水处理技术，对净化水质升级达标具有重要价值。

关键词：旋流气浮;污水处理

引言：

污水预处理装置是针对炼油厂产生的含油、含盐污水通过沉降除油的预处理装置，包括含油污水和含盐污水两个系统。其中含盐污水系统主要处理常减压装置电脱盐设施产生的高含油、高含盐污水，经处理满足COD<1800mg/L、油含量<350mg/L后送大污水处理厂进一步进行深度处理。然而因原油性质重质化、劣质化日趋严重，电脱盐产生的含盐污水油含量、悬浮物越来越高，“乳化现象”越来越严重。简单的沉降除油已经不能有效分离污水中的油含量、悬浮物。为了保证下游污水处理装置能够稳定运行，减少该污水因水质波动对大污水处理厂的冲击。

1污水水质

1.1污水水质特点

炼油厂常减压装置加工原油涉及哈萨克斯坦原油、俄罗斯原油、牙哈原油和玛湖原油等多品种原油，原油性质变化幅度较大。而油田为了原油开采而加入大量化学药剂注聚合物，采出液中含聚合物，残留在原油中，经电脱盐油水分离，大量的油水乳化物质进入含盐污水系统，形成水包油型乳化液，使得含盐污水水质不稳定。

综上所述电脱盐污水具有以下几个特点：1） 乳化严重，携带悬浮颗粒，密度与水接近，沉降分离困难2）冲击大，含油高，常规处理设各难以适应3）含硫化物、挥发酚、VOC等，存在一定的安全和环保风险4）含胶质、沥青质，易结蜡、堵塞。

1.2电脱盐污水目前存在的问题

针对电脱盐污水高含油、乳化以及当常减压装置电脱盐反洗时，水质较差，携带较多油泥及浮渣的特点，装置目前的在含盐污水调节罐长时间静置沉降除油处理手段已经难以分离。2017年1月至今，外送大污水处理厂的含盐污水COD平均值905mg/L，其中最大值达

到5000 mg/L。另外电脱盐污水悬浮物和油较多，经过含盐污水罐调节沉降除油不能有效去除污油和悬浮物，部分悬浮物和污油进入在线表后会导致在线表异常显示，造成电脱盐污水不能持续排放，对安全生产带来影响。

为了确保电脱盐污水不对大污水处理厂造成冲击，含盐污水预处理后的水质控制指标需要控制在油含量≤50mg/L，悬浮物含量≤40mg/L，实现污水系统的稳定运行新增简单实用的高效旋流气浮设施是十分有必要的。

2污水处理工艺

2.1工艺选择

由于电脱盐污水乳化带油严重，其油类以分散态存在于污水中。因此传统的储槽、隔油池等重力分离法对乳化油儿乎无分离作用，除油效果较差，离心分离由于高速旋转会造成污水中油的二次乳化，也不适用于乳化油的外离;膜系统易堵塞，成本高：传统气浮等技术则不适用于含油波动大的场合，均存在明显的不足。根据常减压装置电脱盐污水水质特点、水质控制指标以及现场空间狭小的特点，经反复技术和经济分析论证后，采用高效旋流溶气气浮工艺对该电脱盐污水进行处理。

针对此情况采用了两级CDFU（旋流溶气气（浮）专利技术为核心设备，在不添加任何药剂的情况下，纯物理破乳分离方法，实现在较短的浮选时间内取得较高的油水分离效果，出水油含量达到小于10mg/L对控制指标，同时显著降低COD和H2S对含量，大大减少了电脱盐污水对业主设备损害和降低下游污水处理厂的负荷。

2.2工艺流程

高效旋流溶气气浮工艺是一种将旋流离心分离技术，高效溶气和超微气泡发生技术，气浮分离技术有机结合于一体，对含油、含悬浮物污水进行高效分离的一种混合型装置。本着既能解决实际问题又能减少投入的原则，充分利用原有的沉降除油工艺流程，电脱盐污水经5000m3隔油罐沉降除油处理后经污水经泵提升后进入高效旋流溶气气浮设备进一步除油，浮油、分散油和乳化油在旋流的作用下迅速被微气泡粘附后去除，经处理后污水达到要求后进入污水处理厂管网，两级高效旋流溶气气浮排出污油水（乳化油已破乳）依靠自压经排油口进入污油罐进行沉降分离，含盐污水经泵增压后外送大污水处理厂深度处理。两级高效旋流溶气气浮使用氮气作为溶气气源，耗气量约为 400L/min，产生的废气排入除臭系统。两级气浮正常情况下采用串联运行，也可互为备用，以实现装置长周期运行。考虑到后续有降低污水中COD含量要求，将在一级高效旋流溶气气浮进水口和二级高效旋流溶气气浮进水口之间预留絮凝剂加入口。

2.3工艺设备

高效旋流溶气气浮器为紧凑型旋流气浮一体化设备，包括气液混合装置、溶气释放装置、 气体精密流量控制装置和旋流溶气泵。

气液混合装置：采用特殊设计内部导叶和合理内部空间的布局，实现微气泡与污水中污染物高效、均匀混合，以提高浮选效果;

溶气释放装置：采用特殊抗腐蚀、抗气蚀材质和合适的流体结构设计，实现通过减压释放后产生的微气泡数量多、浓度高且分布均匀（微气泡直径 5～30µm，粒径中值15µm左右）;

气体精密流量控制装置：主要由气体精密流量检测、压力监控、自动快速控制调节、保护装置等组成，反应速度快于常规控制系统，实现精确、稳定地给旋流溶气泵供气，防止旋流溶气泵因气量过大产生气缚、气蚀，或因气量过小影响到气浮效果。

旋流溶气泵：普通的泵在气液混送时，气体积聚在泵的轮毂处，阻塞叶轮进口流道产生气缚，不能可靠工作。旋流溶气泵采用多级开式叶轮设计，其中开式叶轮具有良好的机械和流体性能，且没有轴向力，运行时无轴向串动，保证稳定运行。在开式叶轮外侧采用輪毂扩压器设计，扩压器使流体产生的径向力分布均匀，与开式叶轮组合实现稳定的溶气，同时又不气缚。

2.4技术特点

两级旋流溶气气浮工艺处理污水具有以下特点：

①污油去除效率不低于90%，远高于常规IGF。

②能耗低（10%的IGF能耗），气体消耗量少（1%～3%处理量）

③药剂投加量小，产生的污泥量小，运行和维护费用少。

④自动化控制，操作简单，管理方便，运行稳定，性能可靠，可以满足10%～120%的流量变化范围

⑤流程短，污水只有两级处理，结构紧凑，占地面积小。

3应用效果分析

为验证两级旋流溶气气浮设施的运行效果，评价气浮设施对含盐污水悬浮物和油的去处能力，考核当前气浮设施运行效果。2020年3月31日至4月3日按照技术协议对两级旋流溶气气浮设施进行72小时性能测试。测试过程中将高浓度电脱盐黑水引入高效旋流溶气气浮设施进行测试，经过气浮设施处理后，污水外观透彻，效果较好。

测试2020年3月31日11：00开始，4月3日11：00结束，本次测试共产生15组数据，经数据分析汇总，二级高效旋流溶气气浮设施出口石油类含量全部小于50mg/L，满足技术协议要求，石油类（性能考核指标）平均降低30.76mg/L，去除率69.53%，刨除一级气浮进口油含量小于50mg/L以下的数据后，石油类平均降低50.82mg/L，去除率83.13%;二级气浮设施出口悬浮物含量全部小于40mg/L，满足技术协议要求，悬浮物平均降低17.97mg/L，去除率71.66%。

4结论

①采用两级高效旋流溶气气浮工艺处理电脱盐污水效果显著，出水水质稳定，油含量平均为9.24mg /L，悬浮物含量平均为7.03 mg /L，达到该电脱盐污水稳定运行的水质要求。

②两级高效旋流溶气气浮投用后，除了水质外观得到了大幅改观外，在水质分析数据上看也有大幅改观，日常处理效果明显。

③实际运行表明，两级高效旋流溶气气浮工艺具有流程短、处理效率高、运行稳定操作简单及占地面积小等特点，在空间狭小的装置改造中极具优势，是一种比较理想的污水处理工艺，值得推广。

④两级高效旋流溶气气浮设施投用后，2020年1月至2020年6月电脱盐含盐污水外送在線表没有出现因杂质干扰造成异常超标的情况。2019年电脱盐含盐污水外送在线表出现因水质中油颗粒、悬浮物引起的干扰造成的数据异常高达15次，平均每月1～2次。

参考文献：

[1]郭庆丰.旋流气浮-过滤工艺在稠油污水处理中的应用.中国给水排水，2016.32（ 18） ： 96-98.

[2]燕红等.高效旋流气浮一体化污水处理技术.油气田地面工程，2013.32（02）：47-48