氣浮工藝
一、氣浮技術(shù)的概述
隨著我國油田開發(fā)的不斷深入，油田污水處理問題也隨之而生，其中氣浮作為一種凈水技術(shù)，越來越受到石油化工行業(yè)的重視。目前，海上平臺、煉油及石油化工等含油污水的處理都采用了氣浮作為中間處理單元，天然氣處理廠也增加了氣浮裝置。氣浮法通常作為對含油污水隔油后的補充處理，即為生化處理之前的預(yù)處理，經(jīng)過氣浮處理，可將含油量降到30mg/L以下，再經(jīng)過生化處理，出水含有可達到10mg/L以下。含油量較少的時，可直接進行氣浮，污染嚴重時可經(jīng)過絮凝沉淀、除油后進行氣浮。
氣浮技術(shù)基本原理是向水中通入空氣，使水中產(chǎn)生大量的微細氣泡，并促使其粘附于雜質(zhì)顆粒上，形成比重小于水的浮體，上浮水面，從而獲得分離雜質(zhì)的一種凈水方法。按氣泡產(chǎn)生的方式，氣浮可分為溶氣氣浮、充氣氣浮、電解氣浮等。氣浮過程包括氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒(固體或液體)附著以及上浮分離等連續(xù)步驟。
實現(xiàn)氣浮法分離的必要條件有兩個：必須向水中提供足夠數(shù)量的細而均勻的微細氣泡，微氣泡量越多則氣泡與被浮物質(zhì)的接觸、粘附的機會也越多，氣浮效果越好。氣泡理想尺寸為15～ 30μm；第二，必須使目的物呈懸浮或疏水性質(zhì)，從而附著于氣泡上浮。對于親水性物質(zhì)，需在混凝脫穩(wěn)劑的作用下變?yōu)槭杷苑侥鼙粴馀菡掣健?br />
影響氣浮的效果有以下四個因素：
(1)微細氣泡的尺寸，決定于溶氣方式和釋放器的構(gòu)造；
(2)氣固比，決定于向水中釋放的空氣量； 水中的空氣溶解度受溫度與壓力影響，遵循亨利定律
(3)進水濃度、工作壓力、上浮停留時間；
(4)藥劑的作用：表面活性劑、絮凝劑等
二、氣浮工藝原理
氣浮除油原理主要是利用油水間表面張力大于油氣間表面張力，油疏水而氣相對親水的特點，將空氣通人污水中，同時加人浮選劑(主要為表面活性劑和聚合物)使油粒粘附在氣泡上，氣泡吸附油及懸浮物上浮到水面從而達到分離的目的，氣浮法主要去除的是殘余浮油和不含表面活性劑的分散油。
采用高效溶氣裝置，將空氣(或其它凈化過的氣體)溶入部分凈化過的水(回流水)中，然后通過高效率的釋放器，將溶于水中的氣體釋放成粒徑小于10μm的微氣泡。使這些微氣泡迅速吸附到污水中的懸浮物或油粒的表面上，減輕絮體的整體比重，從而達到迅速上浮，與水分離，便可達到凈化水質(zhì)的目的。
這一過程大體由四個步驟完成①向處理水中投加混凝劑--反應(yīng)池(沉底池)②使污水中微細油粒及懸浮物凝聚成為大的含油絮凝體③溶入空氣的水減壓時放出大量分散的細微氣泡④細微氣泡與油及懸浮物組成的絮凝體碰撞粘附(接觸池)；粘附的絮凝體在氣泡的帶動下，漂浮于處理水的表面，刮渣機除雜。
三、氣浮工藝的形式
氣浮凈水工藝已開發(fā)出多種形式。按其產(chǎn)生氣泡方式可分為：布氣法氣浮、溶解空氣法氣浮、電解氣浮，生物氣浮法
3.1. 布氣法氣浮
包括轉(zhuǎn)子碎氣法、微孔布氣法，葉輪散氣浮選法等，利用機械剪切 力，將混合于水中的空氣碎成細小的氣泡，以進行氣浮的方法。
優(yōu)點是設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)。但其主要的缺點是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒度較大，一般都不小于0.1mm 。這樣，在供氣量一定的條 件下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運動速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時間短，這些因素都使布氣浮達不到高效的去除效果。
3.2. 溶解空氣氣浮
包括真空氣浮法、壓力氣浮法的全溶氣式、部分溶氣式及部分回流溶氣式，加壓溶氣氣浮法在國內(nèi)外應(yīng)用廣泛此處主要介紹加壓溶氣氣浮法。
3.2.1主要工藝設(shè)備
壓力溶氣氣浮法工藝主要由三部分組成，即壓力溶氣系統(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)及氣浮分離系統(tǒng)。
(A)壓力溶氣系統(tǒng)。它包括水 泵、空壓機、壓力溶氣罐及其它附屬設(shè)備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效果的關(guān)鍵設(shè)備。采用空壓機供氣方式的溶氣系統(tǒng)是目前應(yīng)用泛的壓力溶氣系統(tǒng)。氣浮法所需空氣量較少，可選用功率小的空壓機，并采取間歇運行方式。此外空壓機供氣還可以保證水泵的壓力不致有大的損失。一般水泵至溶氣罐的壓力約0.5MPa ，因此可以節(jié)省能耗。
(B)溶氣釋放系統(tǒng)。它一般是由釋放器(或穿孔管、減壓閥)及溶氣水管路所組成。溶氣釋放器的功能是將壓力溶氣水通過消能、減壓，使溶入水中的氣體以微氣泡的形式釋放出來，并能迅速而均 勻地與水中雜質(zhì)相粘附。
(C)氣浮分離系統(tǒng)。它一般可分為三種類型即平流式、豎流式及綜合式。其功能是確保一定的容積與池的表面積，使微氣泡群與水中絮凝體充分混合、接觸、粘附，以保證帶氣絮凝體與清水分離。
3.2.2工作方式
(1)全流程溶氣氣浮法
全流程溶氣氣浮法是將全部 廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空氣。在溶氣罐內(nèi)，空氣溶解于廢水中，然后通過減壓閥將廢水送人氣浮池。廢水中形成許多小氣泡粘附廢水中的乳化油或懸浮 物而逸出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連排入浮渣槽， 經(jīng)浮渣管排出池外， 處理后的廢水通過溢流堰和出 水管排出。
全流程溶氣氣浮法的優(yōu)點：①溶氣量大，增加了油粒或懸浮顆粒與氣泡的接觸機會；②在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的氣浮池 小，從而減少了基建投資。但由于全部廢水經(jīng)過壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且所需的壓力泵和溶氣罐均較其他兩種流程大，因此投資和運轉(zhuǎn)動力消 耗較大。
(2)部分溶氣氣浮法
部分溶氣氣浮法是取部分廢 水加壓和溶氣，其余廢水直接進入氣浮池并在氣浮池中與溶氣廢水混合。其特點為：①較全流程溶氣氣浮法所需的壓力泵小，故動力消耗低；②壓力泵所造成的乳化油量較全流程溶氣氣浮法低：③氣浮池的大小與全流程溶氣氣浮法相同，但較部分回流溶氣氣浮法小。
(3)部分回流溶氣氣浮法
部分回流溶氣氣浮法是取一 部分除油后出水回流進行加壓和溶氣，減壓后直接進入氣浮池，與來自絮凝池的含油廢水混合和氣浮。回流量一般為含油廢水的25%～100%。其特點為：①加壓的水量少，動力消耗省；②氣浮過程中不促進乳化；③礬花形成好，出水中絮凝也少；④氣浮池的容積較前兩種流程大。 為了提高氣浮的處理效果，往 往向廢水中加入混凝劑或氣浮劑，投加量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗確定。
3.2.3優(yōu)勢
評價溶氣系統(tǒng)的技術(shù)性能指標主要有兩個：溶氣效率和單位能耗。與其他方法相比，它具有以下優(yōu)點：
ν 在加壓條件下，空氣的溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果；
ν 溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放， 產(chǎn)生的氣泡不僅微細、粒度均勻、密集度大、而且上浮穩(wěn)定，對液體擾動微小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細小顆粒的固液分離；
ν 工藝過程及設(shè)備比較簡單，便于管理、維護； 特別是部分回流式，處理、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗。
