0 引言

含油廢水是一種常見的、能給人類社會帶來較嚴(yán)重的環(huán)境污染，為此，國內(nèi)外均特別重視對含油廢水的處理。氣浮工藝的除油效率高、處理速度快、運(yùn)行安全可靠，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的除油技術(shù)，具有很好的應(yīng)用前景。而防止釋放器堵塞和浮渣堆積是當(dāng)前需解決的現(xiàn)實(shí)問題。

1 含油廢水污染的現(xiàn)狀概述

含油廢水的危害主要表現(xiàn)在：油類物質(zhì)漂浮在水面，形成一層薄膜，能阻止空氣中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧減少，致使水體中浮游生物等因缺氧而死亡，也防礙水生植物的光合作用，從而影響水體的自凈作用，甚至使水質(zhì)變臭，破壞水資源的利用價值。油及其分解產(chǎn)物中的一些有毒物質(zhì)(如苯并芘、苯并蒽及其它多環(huán)芳烴)對各種生物的致死濃度較低。一方面，這些有毒物質(zhì)對生物發(fā)生直接毒害作用，另一方面，低于致死濃度的含有微量油的水用于養(yǎng)殖或灌溉時，被生物吸收而富集，然后通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人體健康。同時，污水中含有鐵、銅、其它金屬離子及細(xì)菌等，它們會起媒介促進(jìn)作用，特別在高溫的廢水中會加快污油的分解變質(zhì)。碳酸氣、水的少量硫的氧化物是石油產(chǎn)品氧化的最終產(chǎn)物。從而使水體的曝氣條件變壞，影響水生生物的正常生長，甚至造成動、植物群體的死亡。因此，含油污水必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗蟛拍芘欧?。大多?shù)有廢水排入的水體，實(shí)際上均為不同等級的漁業(yè)水體，而這類水體中規(guī)定的石油產(chǎn)品極限允許濃度只有0.05mg/L，但在許多水體中，廢水排入前的石油產(chǎn)品含量(本底濃度)就經(jīng)常超過此數(shù)值。含油廢水的最高允許排放濃度，我國規(guī)定為10mg/L，許多國家的規(guī)定都在5—20mg/L范圍內(nèi)。有的國家甚至規(guī)定漁業(yè)用水的含油量不得超過0.01mg/L。因此，含油廢水的處理應(yīng)引起足夠的重視。

2 含油廢水處理工藝——氣浮法

含油廢水處理工藝多樣，一般來講主要分為粗粒細(xì)法、膜過濾法、氣浮法以及生物氧化法。

所謂粗粒細(xì)法，是使含油廢水通過一種填有粗?；牧系难b置，使污水中的微細(xì)油珠聚結(jié)成大顆粒，達(dá)到油水分離的目的，通常也叫聚結(jié)法。所謂膜過濾法，是利用微孔膜攔截油粒，它主要用于去除乳化油和溶解油。濾膜又可分為超濾膜、反滲透膜和混合濾膜。超濾膜的孔徑一般為0.005—0.01μm，比乳化油粒要小的多。反滲透膜的孔徑比超濾膜的還要小。所謂生物氧化法，利用微生物將其分解氧化成為二氧化碳和水。下面就氣浮法而言，來具體探討其含油廢水處理工藝。

2.1 氣浮法概述 

氣浮法是使大量微細(xì)氣泡吸附在欲去除的顆粒(油珠)上，利用氣體本身的浮力將污染物帶出水面，從而達(dá)到分離目的的方法。這是因?yàn)榭諝馕⑴萦煞菢O性分子組成，能與疏水性的油結(jié)合在一起，帶著油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分離效率很高。氣浮法按氣泡產(chǎn)生方式的不同，可分為鼓氣氣浮、加壓氣浮和電解氣浮等。鼓氣氣浮是利用鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)等將空氣注入水中，也可利用水泵吸水管、水射器將空氣帶入水中。電解氣浮是用電解槽將水電解，利用電解形成的極微的氫氣和氧氣泡，將污染物帶出水面。加壓氣浮是在加壓條件下使空氣溶于水中，然后再恢復(fù)到常壓，利用釋放的大量微氣泡將污染物分離。

    其原理為水中油珠和懸浮顆粒的上升斯托克斯定律：

u—油珠或懸浮顆粒的上升速度(cm/s)；

g—重力加速度(cm/s2)；

d—油珠或固體顆粒的有效直徑(cm)；

ρw—水的密度(g/cm3)；

ρ0—油珠或懸浮顆粒的密度(g/cm3)；

μ—水的粘滯系數(shù)(Pa/s)。

2.2 加壓溶氣氣浮除油工藝

加壓溶氣法是將污水(或清水)和壓縮空氣導(dǎo)入溶氣罐，在壓力為196-392kPa的條件下，使空氣溶解于水變成溶氣水，并達(dá)到飽和狀態(tài)。然后將溶氣水減壓引至氣浮池，在常壓下，溶解的空氣便從水中逸出，形成水-氣-粒三相混合體系，細(xì)小氣泡的直徑為10-100μm。微小氣泡成為載體，氣泡從水中析出粘附水中的污染物質(zhì)形成氣-粒浮選體浮出水面成為浮渣，浮渣由刮沫機(jī)刮去，則系統(tǒng)水被凈化排出。由于空氣的密度僅為水的密度的1/755，粘附了一定數(shù)量污染雜質(zhì)的氣泡體系整體密度遠(yuǎn)比水的密度小，則體系的上浮速度也就增大，即帶氣絮粒上浮的原理。其工藝流程一般為圖一所示：

圖一 部分污水加壓流程示意圖

藥劑池中，此類藥劑比較繁多，鑒于氣浮工藝要求特點(diǎn)，常用藥劑有堿式氯化鋁、無鋁混凝劑、鐵鹽以及有機(jī)高分子凝聚劑(季胺化聚丙烯酰胺和聚乙烯亞胺等)。該流程只將需要處理的一部分污水加壓溶氣，然后同未加壓的污水在氣浮池混合，產(chǎn)生的氣泡分離全部污水中的污染物質(zhì)。用于加壓溶氣的水量通常只占總水量的30-50%，這樣，在與部分回流水加壓電耗相同的情況下，溶氣壓力可大大提高。因而，形成的氣泡分散度更高、更均勻。

與全流加壓式溶氣氣浮法類似，比較適合處理含油量低的油田污水，但比全部污水加壓節(jié)約能耗50%左右，且污水系統(tǒng)不憋壓、不阻流、設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)；因釋放器內(nèi)部為清水，釋放器的堵塞現(xiàn)象得到根除；部分回流還能使混凝劑得到充分利用，減少20%-30%投藥量，并使絮凝體不遭破壞。當(dāng)處理的污水中乳化油含量高時，可以考慮該流程，如圖二所示。在這種系統(tǒng)中，用于加壓回流的水量通常只是處理水量的30%-40%，這樣可以減少電耗，使水中的微細(xì)氣泡得到充分利用；同時，控制比較靈活，可以視水質(zhì)情況來調(diào)節(jié)運(yùn)行工況。一般認(rèn)為這種流程效果較好，不會打碎絮凝體，出水水質(zhì)較好，加壓泵及溶氣罐容量和能耗也較小，但氣浮池的體積增大。目前，國內(nèi)較多采用這種流程。

2.3 加壓溶氣氣浮除油特點(diǎn)

2.3.1 優(yōu)勢

總的來講，工程上常采用部分污水加壓溶氣法，這種方法省電、設(shè)備容積小、混凝劑耗量少、運(yùn)行方便、不堵塞，種方法的處理效率可達(dá)90%以上。在加壓情況下，空氣的溶解量增加，供氣浮用的氣泡數(shù)量能得到很大程度的滿足，從而確保了氣浮凈水的效果。溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅尺寸微細(xì)、均勻，而且上浮穩(wěn)定，對液體擾動小，因此，能適用于疏松絮粒、細(xì)小顆粒的固液分離。工藝設(shè)備比較簡單、管理、維修也方便。因此，加壓溶氣氣浮法的應(yīng)用范圍較廣，采用的單位最多，且大、中、小規(guī)模給水與廢水處理均能適應(yīng)。因此，對其基本原理及技術(shù)性能的研究也較深入和有系統(tǒng)性。

2.3.2 問題

但氣浮技術(shù)也還有不完善待改進(jìn)的地方，如釋放器堵塞問題。盡管現(xiàn)有的釋放器設(shè)計(jì)了許多防堵措施，但仍不理想，還不時會出現(xiàn)堵塞。又如刮渣機(jī)的設(shè)計(jì)不能很好的解決浮渣上升堆積的問題。

3 結(jié)語

氣浮涉及氣、液、固三相體系運(yùn)動的物理化學(xué)過程，應(yīng)充分應(yīng)用膠體表面化學(xué)和使用現(xiàn)代先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器分析研究氣浮過程的熱力學(xué)、動力學(xué)及相關(guān)機(jī)理。對氣浮理論、機(jī)理和數(shù)學(xué)模型還應(yīng)進(jìn)行深入研究。應(yīng)用方面，針對不同的氣浮劑、氣浮絮凝工藝參數(shù)、氣泡絮體共凝聚進(jìn)行給水、廢水和城市生活污水以及污泥的處理，是氣浮進(jìn)一步研究的方向。

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