周文凡 賈寧 王俊君

摘要：為了達(dá)到更高的環(huán)保要求，降低裝置加工損失，煉油廠污水預(yù)處理裝置引進(jìn)了高效旋流一體化污水處理技術(shù)。該技術(shù)為國(guó)內(nèi)新興的氣浮—弱離心力旋流單元組合技術(shù)，以低能耗、高效率、無（少）藥劑投加，產(chǎn)生的污泥量小，無（少）次生危廢產(chǎn)生等優(yōu)勢(shì)逐步在國(guó)內(nèi)油田、電脫鹽等水質(zhì)較惡劣的污水領(lǐng)域應(yīng)用。該技術(shù)可有效去除分散油和部分乳化油，對(duì)精細(xì)過濾器進(jìn)口含油量能起到較為有效的限制作用。設(shè)備集成化程度高，占地面積小，是一種新型高效污水處理技術(shù)，對(duì)凈化水質(zhì)升級(jí)達(dá)標(biāo)具有重要價(jià)值。

關(guān)鍵詞：旋流氣浮;污水處理

引言：

污水預(yù)處理裝置是針對(duì)煉油廠產(chǎn)生的含油、含鹽污水通過沉降除油的預(yù)處理裝置，包括含油污水和含鹽污水兩個(gè)系統(tǒng)。其中含鹽污水系統(tǒng)主要處理常減壓裝置電脫鹽設(shè)施產(chǎn)生的高含油、高含鹽污水，經(jīng)處理滿足COD<1800mg/L、油含量<350mg/L后送大污水處理廠進(jìn)一步進(jìn)行深度處理。然而因原油性質(zhì)重質(zhì)化、劣質(zhì)化日趨嚴(yán)重，電脫鹽產(chǎn)生的含鹽污水油含量、懸浮物越來越高，“乳化現(xiàn)象”越來越嚴(yán)重。簡(jiǎn)單的沉降除油已經(jīng)不能有效分離污水中的油含量、懸浮物。為了保證下游污水處理裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行，減少該污水因水質(zhì)波動(dòng)對(duì)大污水處理廠的沖擊。

1污水水質(zhì)

1.1污水水質(zhì)特點(diǎn)

煉油廠常減壓裝置加工原油涉及哈薩克斯坦原油、俄羅斯原油、牙哈原油和瑪湖原油等多品種原油，原油性質(zhì)變化幅度較大。而油田為了原油開采而加入大量化學(xué)藥劑注聚合物，采出液中含聚合物，殘留在原油中，經(jīng)電脫鹽油水分離，大量的油水乳化物質(zhì)進(jìn)入含鹽污水系統(tǒng)，形成水包油型乳化液，使得含鹽污水水質(zhì)不穩(wěn)定。

綜上所述電脫鹽污水具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1） 乳化嚴(yán)重，攜帶懸浮顆粒，密度與水接近，沉降分離困難2）沖擊大，含油高，常規(guī)處理設(shè)各難以適應(yīng)3）含硫化物、揮發(fā)酚、VOC等，存在一定的安全和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)4）含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，易結(jié)蠟、堵塞。

1.2電脫鹽污水目前存在的問題

針對(duì)電脫鹽污水高含油、乳化以及當(dāng)常減壓裝置電脫鹽反洗時(shí)，水質(zhì)較差，攜帶較多油泥及浮渣的特點(diǎn)，裝置目前的在含鹽污水調(diào)節(jié)罐長(zhǎng)時(shí)間靜置沉降除油處理手段已經(jīng)難以分離。2017年1月至今，外送大污水處理廠的含鹽污水COD平均值905mg/L，其中最大值達(dá)

到5000 mg/L。另外電脫鹽污水懸浮物和油較多，經(jīng)過含鹽污水罐調(diào)節(jié)沉降除油不能有效去除污油和懸浮物，部分懸浮物和污油進(jìn)入在線表后會(huì)導(dǎo)致在線表異常顯示，造成電脫鹽污水不能持續(xù)排放，對(duì)安全生產(chǎn)帶來影響。

為了確保電脫鹽污水不對(duì)大污水處理廠造成沖擊，含鹽污水預(yù)處理后的水質(zhì)控制指標(biāo)需要控制在油含量≤50mg/L，懸浮物含量≤40mg/L，實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行新增簡(jiǎn)單實(shí)用的高效旋流氣浮設(shè)施是十分有必要的。

2污水處理工藝

2.1工藝選擇

由于電脫鹽污水乳化帶油嚴(yán)重，其油類以分散態(tài)存在于污水中。因此傳統(tǒng)的儲(chǔ)槽、隔油池等重力分離法對(duì)乳化油兒乎無分離作用，除油效果較差，離心分離由于高速旋轉(zhuǎn)會(huì)造成污水中油的二次乳化，也不適用于乳化油的外離;膜系統(tǒng)易堵塞，成本高：傳統(tǒng)氣浮等技術(shù)則不適用于含油波動(dòng)大的場(chǎng)合，均存在明顯的不足。根據(jù)常減壓裝置電脫鹽污水水質(zhì)特點(diǎn)、水質(zhì)控制指標(biāo)以及現(xiàn)場(chǎng)空間狹小的特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析論證后，采用高效旋流溶氣氣浮工藝對(duì)該電脫鹽污水進(jìn)行處理。

針對(duì)此情況采用了兩級(jí)CDFU（旋流溶氣氣（?。＠夹g(shù)為核心設(shè)備，在不添加任何藥劑的情況下，純物理破乳分離方法，實(shí)現(xiàn)在較短的浮選時(shí)間內(nèi)取得較高的油水分離效果，出水油含量達(dá)到小于10mg/L對(duì)控制指標(biāo)，同時(shí)顯著降低COD和H2S對(duì)含量，大大減少了電脫鹽污水對(duì)業(yè)主設(shè)備損害和降低下游污水處理廠的負(fù)荷。

2.2工藝流程

高效旋流溶氣氣浮工藝是一種將旋流離心分離技術(shù)，高效溶氣和超微氣泡發(fā)生技術(shù)，氣浮分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合于一體，對(duì)含油、含懸浮物污水進(jìn)行高效分離的一種混合型裝置。本著既能解決實(shí)際問題又能減少投入的原則，充分利用原有的沉降除油工藝流程，電脫鹽污水經(jīng)5000m3隔油罐沉降除油處理后經(jīng)污水經(jīng)泵提升后進(jìn)入高效旋流溶氣氣浮設(shè)備進(jìn)一步除油，浮油、分散油和乳化油在旋流的作用下迅速被微氣泡粘附后去除，經(jīng)處理后污水達(dá)到要求后進(jìn)入污水處理廠管網(wǎng)，兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮排出污油水（乳化油已破乳）依靠自壓經(jīng)排油口進(jìn)入污油罐進(jìn)行沉降分離，含鹽污水經(jīng)泵增壓后外送大污水處理廠深度處理。兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮使用氮?dú)庾鳛槿軞鈿庠?，耗氣量約為 400L/min，產(chǎn)生的廢氣排入除臭系統(tǒng)。兩級(jí)氣浮正常情況下采用串聯(lián)運(yùn)行，也可互為備用，以實(shí)現(xiàn)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行。考慮到后續(xù)有降低污水中COD含量要求，將在一級(jí)高效旋流溶氣氣浮進(jìn)水口和二級(jí)高效旋流溶氣氣浮進(jìn)水口之間預(yù)留絮凝劑加入口。

2.3工藝設(shè)備

高效旋流溶氣氣浮器為緊湊型旋流氣浮一體化設(shè)備，包括氣液混合裝置、溶氣釋放裝置、 氣體精密流量控制裝置和旋流溶氣泵。

氣液混合裝置：采用特殊設(shè)計(jì)內(nèi)部導(dǎo)葉和合理內(nèi)部空間的布局，實(shí)現(xiàn)微氣泡與污水中污染物高效、均勻混合，以提高浮選效果;

溶氣釋放裝置：采用特殊抗腐蝕、抗氣蝕材質(zhì)和合適的流體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)通過減壓釋放后產(chǎn)生的微氣泡數(shù)量多、濃度高且分布均勻（微氣泡直徑 5～30μm，粒徑中值15μm左右）;

氣體精密流量控制裝置：主要由氣體精密流量檢測(cè)、壓力監(jiān)控、自動(dòng)快速控制調(diào)節(jié)、保護(hù)裝置等組成，反應(yīng)速度快于常規(guī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定地給旋流溶氣泵供氣，防止旋流溶氣泵因氣量過大產(chǎn)生氣縛、氣蝕，或因氣量過小影響到氣浮效果。

旋流溶氣泵：普通的泵在氣液混送時(shí)，氣體積聚在泵的輪轂處，阻塞葉輪進(jìn)口流道產(chǎn)生氣縛，不能可靠工作。旋流溶氣泵采用多級(jí)開式葉輪設(shè)計(jì)，其中開式葉輪具有良好的機(jī)械和流體性能，且沒有軸向力，運(yùn)行時(shí)無軸向串動(dòng)，保證穩(wěn)定運(yùn)行。在開式葉輪外側(cè)采用輪轂擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)，擴(kuò)壓器使流體產(chǎn)生的徑向力分布均勻，與開式葉輪組合實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的溶氣，同時(shí)又不氣縛。

2.4技術(shù)特點(diǎn)

兩級(jí)旋流溶氣氣浮工藝處理污水具有以下特點(diǎn)：

①污油去除效率不低于90%，遠(yuǎn)高于常規(guī)IGF。

②能耗低（10%的IGF能耗），氣體消耗量少（1%～3%處理量）

③藥劑投加量小，產(chǎn)生的污泥量小，運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用少。

④自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)單，管理方便，運(yùn)行穩(wěn)定，性能可靠，可以滿足10%～120%的流量變化范圍

⑤流程短，污水只有兩級(jí)處理，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。

3應(yīng)用效果分析

為驗(yàn)證兩級(jí)旋流溶氣氣浮設(shè)施的運(yùn)行效果，評(píng)價(jià)氣浮設(shè)施對(duì)含鹽污水懸浮物和油的去處能力，考核當(dāng)前氣浮設(shè)施運(yùn)行效果。2020年3月31日至4月3日按照技術(shù)協(xié)議對(duì)兩級(jí)旋流溶氣氣浮設(shè)施進(jìn)行72小時(shí)性能測(cè)試。測(cè)試過程中將高濃度電脫鹽黑水引入高效旋流溶氣氣浮設(shè)施進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過氣浮設(shè)施處理后，污水外觀透徹，效果較好。

測(cè)試2020年3月31日11：00開始，4月3日11：00結(jié)束，本次測(cè)試共產(chǎn)生15組數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)分析匯總，二級(jí)高效旋流溶氣氣浮設(shè)施出口石油類含量全部小于50mg/L，滿足技術(shù)協(xié)議要求，石油類（性能考核指標(biāo)）平均降低30.76mg/L，去除率69.53%，刨除一級(jí)氣浮進(jìn)口油含量小于50mg/L以下的數(shù)據(jù)后，石油類平均降低50.82mg/L，去除率83.13%;二級(jí)氣浮設(shè)施出口懸浮物含量全部小于40mg/L，滿足技術(shù)協(xié)議要求，懸浮物平均降低17.97mg/L，去除率71.66%。

4結(jié)論

①采用兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮工藝處理電脫鹽污水效果顯著，出水水質(zhì)穩(wěn)定，油含量平均為9.24mg /L，懸浮物含量平均為7.03 mg /L，達(dá)到該電脫鹽污水穩(wěn)定運(yùn)行的水質(zhì)要求。

②兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮投用后，除了水質(zhì)外觀得到了大幅改觀外，在水質(zhì)分析數(shù)據(jù)上看也有大幅改觀，日常處理效果明顯。

③實(shí)際運(yùn)行表明，兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮工藝具有流程短、處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定操作簡(jiǎn)單及占地面積小等特點(diǎn)，在空間狹小的裝置改造中極具優(yōu)勢(shì)，是一種比較理想的污水處理工藝，值得推廣。

④兩級(jí)高效旋流溶氣氣浮設(shè)施投用后，2020年1月至2020年6月電脫鹽含鹽污水外送在線表沒有出現(xiàn)因雜質(zhì)干擾造成異常超標(biāo)的情況。2019年電脫鹽含鹽污水外送在線表出現(xiàn)因水質(zhì)中油顆粒、懸浮物引起的干擾造成的數(shù)據(jù)異常高達(dá)15次，平均每月1～2次。

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