摘 要: 综述了气浮技术在油田污水处理中的国内外发展进程。气浮过程中是否能生成有效的气泡对气浮效果起 关键作用, 根据产生气泡的方式对气浮技术进行分类并对其的优缺点进行对比。阐述了气浮技术在油田污水处理 过程中的机理, 并对应各机理介绍了几种常用且有效的气浮设备, 最后根据各气浮方法讨论了气浮技术的研究方 向。
随着人们对气浮理论的深入研究, 气浮技术已 成功应用于多个领域。由于该技术具有处理装置简 单、 处理速度快、 占地面积小、 投资省及使用可靠等优点, 因此逐渐成为一种重要的污水处理技术。
气浮法是将待处理的水中通人或设法产生大量的微细气泡为载体, 当污水中的油滴及杂质絮粒与气泡相互粘附时,便形成整体密度小于水的粒团, 粒团的浮力大于重力和阻力使其上浮至水面, 从而完成水中固体与固体、 固体与液体、 液体与液体分离的净水方法…。
1 气浮发展概况
1 . 1 国外发展状况
气浮技术的应用始于矿冶工业 , 2 O世纪初期, 美国开始将加压溶气技术用于污水净化方面。但直到 5 0年代, 气浮净水技术的发展相当缓慢。其原因主要是微气泡产生技术不过关, 净水效果较差。2 O 世纪6 0年代, 部分回流式压力溶解空气气浮开始投 人使用, 该气浮方式不仅净水效果好, 而且经济性也有很大提高, 从而扩大了其应用范围。7 0年代, 由于制造出了大量高性能溶气释放器, 微气泡产生技术大大改善, 一定程度上促进了气浮的发展。7 0年代中期到8 0年代初期, 出现了射流浮选技术, 气浮净水技术的处理效果显著提高, 该技术得到迅猛发展 。
1 . 2 国内发展状况
我国气浮技术的研究始于2 O世纪 6 0年代, 最初投入应用并且取得良好气浮效果的是射流浮选技术 J , 其试验除油效率可达 8 0 %左右。8 0年代末, 在国外叶轮气浮机的基础上, 研制了国产的叶轮浮选机, 经投产试运, 除油效率达到了9 0 %。对于新型气浮浮选柱的研究也在不断深入, 它是依据气液逆流原理工作的, 主要特点是结构简单 能耗较低、 占地面积小、 维护较容易等。但由于受到设备发展的限制, 还未广泛使用。因此, 总的来说, 目前国内 应用最广泛的是叶轮气浮法。
2 气浮理论的发展
根据微气泡产生的方式, 常见的气浮净水技术主要可分为 3类 J : 溶气气浮法( D A F ) 、 散气气浮法( C A F ) 、 电解气浮法( E A F ) 。此外, 还有化学气浮法以及其他气浮净水技术。
溶气气浮法是在一定压力下将空气通入水中使之溶解并达到饱和状态, 然后再使废水压力突然降低, 这时溶解于水中的空气便以微气泡的形式从水中释放出来, 以进行气浮废水处理。主要包括加压溶气法和真空溶气法。其中, 前者气泡均匀、 操作简单 、 除油率较高, 但所需设备庞大、 流程复杂。后者气泡上浮稳定、 絮凝体不易分散, 但该法的溶气量小、 不易操作、 设备结构复杂。
散气气浮法是将压缩空气直接通入微孔、 扩散板、 微孔管产生微气泡, 或采用水泵吸水管、 水力喷射器、 高速叶轮等向水中充气产生微气泡。主要包括机械鼓气气浮、 叶轮气浮、 射流气浮。其中, 射流气浮法是处理油田污水的新方法, 工艺简单、 气泡小而均匀、 除油率比叶轮气浮法高, 但是对设备要求太高。叶轮气浮产生的气泡不均匀, 除此之外, 其溶气量大、 停留时间短、 成本低, 应用更加广泛。
电解气浮法是向废水中通人一定的电流, 废电解出 H 、 O 和 C O 等微小气泡吸附废水中微悬浮物上浮, 以达到净水的目的。虽然电解法的气泡小、 除油率高, 但其电耗很大、 成本较高, 不适合大规模应用。
另外, 近年来发展起来一种新型气浮法: 浮选柱气浮法_ 4 J 。浮选柱是~种立式浮选设备, 原理是气一 液以逆流方式实现浮选除油, 可独立进行污水处理。 该设备具有去除乳化油能力强、 能耗低、 占地面积小、 易于实现 自动控制的优点_ 5 J , 对它的研究也越来越深人。
以上各种方法各有优缺点, 可以根据不同的油田污水水质、 处理技术条件以及经济条件选取适用的方法进行油田污水处理。
气浮的整体过程包括微气泡的产生、 气泡与油滴( 絮凝粒) 的粘附、 气泡与油滴分离 3个阶段。高性能的溶气器和释放器能够保证产生所需的均匀而足够多的微气泡, 气泡与油滴能否良好粘附是气浮过程的关键, 它决定着气浮效果, 油气分离阶段则需要刮渣机的运行。因此, 好的产生气泡的方法只是气浮处理的一个条件, 如果上述每个阶段运行都很有效, 那么最终的气浮效果以及除油率会很高。
3 影响气浮效果的因素
气浮法, 即在含油污水中通人空气( 或天然气) 或设法使水中产生气泡, 使污水中粒径为 0 . 2 5~ 2 5 t x m的乳化油和分散在水中的悬浮颗粒粘附在气泡上, 随气泡一起上浮到水面并加以回收, 从而达到从含油污水去除油和悬浮物的 目的_ 6 J , 但是, 有时要根据出水水质的情况加人浮选剂或混凝剂, 以便能使更多的气泡粘附更多的油滴或悬浮颗粒, 最大程度的提高除油率。
出水水质对气浮效果至关重要, 要想得到好的气浮效果, 就必须认清气浮过程, 全面分析能够引起出水水质变化的因素。以下主要从溶气压力、 停留时间、 气泡大小、 絮凝剂种类与用量等因素进行分析。