油田污水处理中气浮装置的改造

田瑞侠，张春峰，雷勋茂，明宏伟
（中国石油华北石化分公司，河北 任丘 062552）

　　摘要：为了提高气浮出水水质，对含油污水气浮装置的溶气罐和释放器进行了改造。通过在溶气罐上增加自控式液面控制器、对原有释放器在连接方式和选型上进行改造。改造后溶气罐气水界面稳定，溶气效果好。释放器克服了易脱落、易堵塞的缺点，当隔油后油的质量浓度高于 1000 mg／L时，油的去除率在 90％以上。
　　关键词：含油废水；污水处理；气浮；溶气罐；释放器
　　中图分类号：X703.3 　　文献标识码：B 　　文章编号：1009－2455（2003）02－0056－02

　　华北石化公司的含油污水主要来自 100 × 10⁴t/a的常压蒸馏和60 ×10⁴ t/a 的催化重整装置的排水，污水中的主要污染物是油类，COD，NH₃-N，硫化物和挥发酚等。主要进水水质指标：ρ（COD_cr）为 2000～3 000 mg／L，ρ（油）＜2 500mg/L，ρ（NH₃－N）＜40 mg/L，出水需满足国家二级排放标准。
　　公司于1996年建成1套三段式两级生物处理工艺装置，即第一段为隔油，第二段为气浮絮凝，第三段为好氧曝气+氧化沟的两级生物处理工艺。其中气浮工艺采用部分回流加压港气方式，如图1。

　　气浮池属平流式，采用两级串联的方式，主要工艺参数为：溶气水回流比50％，气浮池总停留时间 30 min，气浮分离室水流下向流速 1.5 mm／s，有效水深2.1 m，采用溢流堰出水，刮渣机表面刮渣。主要工艺设备：溶气罐 φ 1600 mm × 4000mm × 8 mm，压力 0.3～0.4 MPa，停留时间为 4min。释放器为TS 型，丝扣连接。

1 现有气浮工艺存在的问题

　　现有气浮工艺装置 1996年投用以来，气浮效果一直不十分理想，气浮池经常出现偏流、鼓大泡或翻浪现象，气浮效果不稳定，各项指标的去除率均很低.经过观察、分析后认为存在的主要问题是：
　　①溶气罐很难控制气水界面
　　原溶气罐气水界面的控制方法采用的是放气法，即当溶气罐中气水界面较高时，关闭放气阀门，气水界面较低时，打开放气阀门。此种方法较简单，但人为控制气水界面较难，调节频繁，劳动强度较大。
　　②释放器易脱落。易堵塞
　　原有释放器为TS型，以丝扣形式直接连接在溶气水接口直径为DN25的管子上，检修时发现60％以上的释放器已掉落池中，且大部分已堵塞，气浮池经常发生偏流或局部鼓大泡现象。
　　由于以上两个问题的存在，使得气浮效果很差，气浮池出口油的质量浓度一般都在 150 mg／L以上，对后续生化处理造成很大冲击。而在实际生产运行中，只有气浮池出口油的质量浓度控制在100 mg／L以下，经过两级生物处理才能保证外排水中油的质量浓度小于 10 mg／L。因此，必须对原有溶气罐和释放器进行改造。

2 改造措施

　　根据上述存在的问题，采取了如下改造措施。
2.1 溶气罐内液面控制方法的改进
　　溶气罐作为气浮工艺的重要设备之一，最重要的是如何提高溶气效率，保持气水界面稳定。本溶气罐采用在顶部进人空气和水流，底部出溶气水的方式，但由于洛气水界面很难控制，当气水界面较高时，分散在水中的气泡密度反而会减小，且可能导致压力水倒流人空压机；界面过低，导致从排出的溶气水中夹带较大气泡被带至气浮池，此时，不但不能使油水有效地分离，反而对气浮池形成大的搅动，影响气浮池的分离效果。为此，我们选用了一种自控式液面控制器（专有技术）来控制气水界面，其成本低于仪表控制，且不需管理。
　　此控制器是一个经过计算加工成型的控制管头，计算的依据是洛气罐的运行压力和处理量，其压制原理是动平衡。因为在同等压力条件下，气和水在管道中的流速差很大，所以，当控制器淹没在水中时，由于速度差的原因相当于堵塞，当暴露在气体空间时相当于泄压，从而达到控制气水界面的目的。
　　由于是在原有基础上进行改造，因此要使安装的方法尽可能简单，针对现有溶气罐的情况，决定从溶气罐顶部放气管法兰处进行安装，控制的液面高度距罐顶 900 mm。安装前，此控制器已根据放气管直径（DN20）及控制液面高度预制好，具体安装位置如图2。
2.2释放器的改造
　　原有释放器为TS型，丝扣连接，由于受水力冲击的影响，丝扣连接的释放器容易脱落，且一级气浮污染物浓度高，、悬浮颗粒类杂质使得释放器堵塞频率加大，平均每个月都得把释放器拆下来清理堵塞物，劳动强度很大。而二级气浮释放器的堵塞率则明显降低，这主要是因为经过一级气浮处理后，絮体颗粒已去除大部分的原因。针对以上情况，经过考察和分析，我们采取的对策是：一级气浮选用＊v型释放器，二：级气浮仍选用＊S型释放器，只是把丝扣连接变为法“二连接，以减少脱落现象。
　　TV型释放器的基本结构是：孔口一单孔室一上下大平行圆盘缝隙。工作时，溶气水沿整个圆周环面均匀出流，从而使释气水迅速与原水混合，能防止气泡沿途并大的可能性，创造了絮粒与气泡粘附的良好条件，可释放溶气量的90％，巨释出的微细气泡细小、密集，均匀，能充分满足浮上分离的要求。单个释放器的出流萨比TS型的大，作用范围较大，发生堵塞时，可用户缩空气使下盘移动，自动清除堵塞物[1]。
　　TS型释放器的基本结构是：孔口-多孔室-小平行圆盘缝隙一管嘴，它与TV到释放器相比孔室小，释出的气泡更加细密、均匀，直径在20－40μm。其长管嘴结构能二次地方消能，使溶气水中的气泡充分释放，且能稳定释气水水流，减少气泡相互碰撞而使粒径增大的机率，使得气泡粒径更小，数量更多，粘附絮粒能力更强 其价格也较
TV型低廉。

3 改造后的效果评价

3.1 改造后的效果
　　气浮池溶气罐和释放器自2002年5月改造后，运行了将近半年的时间，通过水质检验和实际操作，结果表明：溶气罐气水界面稳定，释放器克服了易堵塞、易脱落的缺点，释放出的气泡细小、均匀、稳定，气浮池上没有了偏流、鼓大泡或翻浪的现象，油的去除率大大提高。
3.2 改造后水质指标考核
　　对气浮池溶气罐和释放器改造后，油的去除率由以前的63.8％上升到90％左右。在隔油后油的质量浓度大于 1000 mg/L的情况下，经过两级气浮处理，出水油的质量浓度仍能控制在100 mg／L以下，能充分满足生化进水的水质要求。改造前后气浮除油的效果见表1和表2。

表1 改造前气浮除油效果

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检测日期 一级进水ρ（油）／ （mg·L^-1） 二级出水ρ（油）／ （mg·L^-1） 去除率／%

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2002 03—14 805.7 279.0 65.4 2002—03—16 1007 252.9 74.9 2002—03—17 1148 464.8 59.5 2002—04 05 1055 450.0 57.3 2002—04—07 1091 305.1 72.0 2002—04—10 723.3 327.7 54.7 2002—04—12 992.3 314.9 63.0 平均值 974.6 342.0 63.8

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表2 改造后气浮除油效果

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检测日期 一级进水ρ（油）／ （mg·L^-1） 二级出水ρ（油）／ （mg·L^-1） 去除率／%

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2002—09—07 1070 98.5 90.8 2002—09—08 1824 102.7 94.4 2002—09—09 420.6 70.5 83.2 2002—09—10 1116 100.1 91.0 200209—11 1088 91.8 91.6 2002—09—12 566.1 70.5 87.5 2002—09—13 1044 80.8 92.2 平均值 1018 87.8 90.1

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4 结论

　　①溶气罐加了液面控制器，很好地控制了气水界面，自动化程度明显提高、无需频繁调节操作，工人的劳动强度明显降低，且结构简单，成本低。
　　②一级气浮采用了TV型释放器，释气、产水量大，作用范围大，且解决了堵塞问题。二级气浮采用了TS型释放器，它能保证气泡的细密度，气浮净水效果更优，把丝扣连接变成法兰连接，减少了脱落现象。
　　③经过溶气罐和释放器的改造，气浮池运行平稳，气浮效果明显提高，二级气浮出口油的质量浓度能控制在 100 mg／L以下，去除率在 90％左右，给后续生化处理减轻了负荷。

参考文献：
[1]唐受印，戴友芝. 水处理工程师手册[M].北京：化学工业出版社，2000.

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作者简介：田瑞侠（1972－），女，河北丰宁人，助理工程师，1996年毕业于西南石油学院化二系环境工程专业，现为华北石化公司系统车间从事水处理工作，电话（0317）2735340，trxlol8＠msn.com。