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        無藥低浮渣氣浮在煉油污水場的應(yīng)用

        2013-03-04 04:43:24李遵龍谷力彬
        化工進(jìn)展 2013年1期
        關(guān)鍵詞:水質(zhì)

        顏 玲,李遵龍,3,谷力彬

        (1 遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司,遼寧阜新123000;2 遼寧省煤制天然氣工程技術(shù)研究中心,遼寧阜新123000;3 遼寧省煤制天然氣工程研究中心,遼寧阜新123000;4 遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司企業(yè)博士后科研基地,遼寧阜新123000)

        國內(nèi)老式煉油污水處理場大多是 “老三套”工藝,即隔油、氣浮、曝氣,其中氣浮工序是污水處理過程中關(guān)鍵的工序之一。大慶石化公司煉油廠污水處理場設(shè)備陳舊、抗沖擊差、合格率低,早已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要和環(huán)境保護(hù)的要求[1],為此對污水處理場進(jìn)行了完善改造。氣浮采用什么技術(shù)?不僅要考慮污水水質(zhì)情況,還要考慮投資、占地、處理效果、處理成本、操作難度、運(yùn)行周期等諸多因素。污水處理場氣浮是國內(nèi)各煉油廠同行業(yè)通用的、老式的兩級 “全壓力溶氣浮選”。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)問題很多,溶氣效果差、浮渣產(chǎn)量多、運(yùn)行周短等諸多問題[2]。

        1 氣浮技術(shù)

        氣浮技術(shù)按產(chǎn)生氣泡的方式不同,有壓力溶氣氣浮法、電解絮凝氣浮法、微孔布?xì)鈿飧》?、葉輪散氣氣浮法等。在煉油污水處理過程中,通常采用的是壓力溶氣氣浮,壓力溶氣氣浮又分為全壓力溶氣氣浮、部分回流溶氣氣浮、射流氣浮、泵前吸氣氣浮等[1]。

        1.1 全壓力溶氣氣浮

        在煉油污水處理場應(yīng)用很普遍,煉油廠自1980~2008年采用過。全壓力溶氣氣浮是將隔油后的污水全部經(jīng)壓力罐溶氣后進(jìn)入氣浮池,經(jīng)釋放器進(jìn)入池中。該法缺點(diǎn)是;水量變化,溶氣罐的壓力也隨之變化,影響溶氣效果,影響氣浮效果。因此,在操作中要求控制進(jìn)水量,保持平穩(wěn)操作。

        1.2 部分回流溶氣氣浮

        取氣浮池出水回流作 “溶氣水”,用壓力罐將空氣溶于水中,溶氣水進(jìn)池后經(jīng)釋放器進(jìn)入池內(nèi),同隔油來水一同進(jìn)到氣浮池反應(yīng)區(qū)。此法適于污水進(jìn)水量不穩(wěn)定工況,溶氣水量不變,溶氣效果穩(wěn)定,因此氣浮效果較好。該法的電耗較前面的全壓力溶氣浮可降低63%。

        1.3 溶氣泵氣浮

        屬部分回流溶氣方式,污水處理場2006~ 2008年試用過,也是取氣浮后污水作溶氣水,用泵式溶氣機(jī)吸入空氣來制作溶氣水。與前面兩個(gè)方法相比,不用壓縮機(jī)供風(fēng),進(jìn)池不需釋放器,溶氣水同隔油出水一并進(jìn)入氣浮池[3]。溶氣水也同樣不受污水水量波動影響,運(yùn)行穩(wěn)定,效果也比較穩(wěn)定。

        1.4 泵前吸氣法

        由泵出口引水經(jīng)一個(gè)微型射流器吸入空氣,再回到泵的入口,制成溶氣水進(jìn)入氣浮池經(jīng)釋放器進(jìn)入池中。優(yōu)點(diǎn)是可省下溶氣罐和壓縮機(jī),但是吸氣量控制困難,進(jìn)氣量稍大一點(diǎn)就會造成泵抽空,而吸氣量過小又影響效果。該法對泵體腐蝕較為嚴(yán)重,泵前吸氣法采用的不多[4]。

        1.5 射流氣浮

        有兩種形式,一是將隔油池來水經(jīng)射流器吸入空氣后進(jìn)入溶氣罐,再進(jìn)入浮選池;另一是隔油來水經(jīng)射流器吸入空氣,直接進(jìn)入浮選池。污水處理場在1983~1984年用過這兩種形式的,優(yōu)點(diǎn)是池內(nèi)不需安裝釋放器,缺點(diǎn)是反應(yīng)區(qū)的氣泡較大。該廠地處北方,在寒冷冬季,射流器的吸氣口結(jié)冰霜無法進(jìn)氣,使得氣浮無法進(jìn)行。

        1.6 無藥低渣氣浮

        全壓力溶氣的一種,特點(diǎn)是強(qiáng)化溶氣量、不加絮凝劑。最大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)浮渣量小,給 “三泥”處理減輕負(fù)擔(dān)。一般煉油污水處理場的 “三泥”,即油泥、浮渣、剩余活性污泥,其中浮渣占總量的80%。采用無藥低浮渣氣浮,浮渣量可減少約80%,同時(shí)節(jié)省藥劑,“三泥”脫水又減少污水回流量,符合當(dāng)前國家節(jié)能減排的政策。缺點(diǎn)是除油效果對比有藥氣浮差一些,特別是對乳化嚴(yán)重的含油污水不適用。而對大多數(shù)煉油廠的污水處理場是比較實(shí)用的。

        無藥低浮渣氣浮,又稱離子氣浮??諝庠谒械娜芙舛炔粌H與壓力成正比,而且,隨著壓力的增加,空氣在水中的動能增加。在合適的動力學(xué)條件下:①形成空氣的過飽和水溶液;②在游離油及油包水型乳化油分子表面形成過飽和吸附;③通過偶極作用,部分空氣分子進(jìn)入水包油型乳化油分子團(tuán)內(nèi)部,形成帶氣體的 (水包油型)荷電離子團(tuán);④在保壓的條件下,空氣分子在水中處于真溶液狀態(tài)。當(dāng)外壓力迅速降低后 (恢復(fù)常壓),過飽和水溶液中的空氣從分子態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)的集合態(tài),形成極為細(xì)小的上浮性氣泡,符合理想溶氣水氣泡細(xì)微(15~30μm)、氣泡分布均勻、氣泡致密的3個(gè)基本特征。同時(shí),吸附在游離油及油包水型乳化油分子團(tuán)表面的空氣分子以及進(jìn)入水包油型乳化油分子團(tuán)內(nèi)部的空氣分子也隨著空氣分子的聚集而使細(xì)微的油滴形成大塊的油團(tuán)隨氣泡上浮。

        2 改造選擇

        經(jīng)過對國內(nèi)氣浮技術(shù)的調(diào)查分析,無藥低浮渣氣浮技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn),已在多個(gè)油田污水處理場 (站)成功使用和某煉油污水處理場應(yīng)用,并通過中石化專家組的鑒定和受到好評。該技術(shù)采用其專利設(shè)備 “混勻器”、“氣液反應(yīng)裝置”和氣浮機(jī)所組成的氣浮處理系統(tǒng),其優(yōu)勢是能產(chǎn)生理想溶氣水,符合上述理想溶氣水的條件。在不加任何浮選藥劑的條件下,達(dá)到生化池進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo),并且浮渣產(chǎn)率少、浮渣含水量降低、含油量增加,且不含藥劑,便于回收利用,又無任何藥劑費(fèi)用、減少“三泥”處理費(fèi)用[2]。

        2.1 主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

        采用混勻器及壓力容器罐產(chǎn)生的溶氣水,為過飽和溶氣,氣泡細(xì)、氣泡密且分布均勻。不加氣浮劑,每年節(jié)省藥劑300 t(液),價(jià)值約30萬元。浮渣產(chǎn)率低,使后續(xù)處理費(fèi)用大大降低,節(jié)資約10萬元。浮渣含水低、含油高 (切水后浮渣含油10%~20%),且不含藥劑,利用價(jià)值提高[3],可直接回用,不需脫水和焚燒處理。

        2.2 設(shè)置

        無藥低浮渣氣浮都是采用臥式罐形式的,污水處理場兩級氣浮都是平流池子的,將兩級氣浮池利舊進(jìn)行改造,其中二級浮選保留加藥設(shè)施。正常運(yùn)行時(shí)一、二級浮選不加藥,偶爾在來水水質(zhì)乳化較嚴(yán)重時(shí)或水質(zhì)沖擊時(shí),二級氣浮可投加藥劑。如循環(huán)水場因裝置漏油乳化嚴(yán)重置換排水,即乳化嚴(yán)重的水進(jìn)入污水處理場時(shí),應(yīng)恢復(fù)加藥除油。來水硫化物高了,會對生化處理造成沖擊,可在此處加入鐵鹽 (硫酸亞鐵或復(fù)合聚合鋁鐵等),讓水中的硫化物形成硫化鐵,減少對生化處理的沖擊。

        2.3 工藝流程

        污水場工藝流程為[4]:來水→格柵→沉沙池→除油罐→緩沖罐→斜板隔油池→一級浮選→二級浮選→A/O生化池→二沉池→高速過濾罐→排放(圖1)。

        其中氣浮工序工藝流程是;隔油池來水→一浮吸水池→一浮泵→一級氣浮→二浮吸水池→二浮泵→二級氣浮→A/O生化池 (圖2)。

        圖1 污水處理場工藝路程示意圖

        圖2 無藥低渣浮選工藝流程示意圖

        3 運(yùn)行效果

        污水處理場于2008年5月27日改造完成并投用,投用后排水水質(zhì)較改造前提高許多,達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo);其中排水COD多在60 g/L以下,水中油含量在5 mg/L以下,其它各項(xiàng)指標(biāo)也好于改造前(表1),浮選池出水水質(zhì)可滿足生化進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)要求(表2)。

        表1 改造后污水場進(jìn)水及排水水質(zhì)表 單位:mg·L-1

        表2 污水場氣浮進(jìn)出水水質(zhì)表 單位:mg·L-1

        4 結(jié) 論

        無藥低浮渣氣浮技術(shù)在煉油污水場應(yīng)用,利用原有浮選池改造是可行的。這樣不僅投資少,而且出水水質(zhì)達(dá)到了生化處理進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。

        無藥低浮渣氣浮池,運(yùn)行平穩(wěn),運(yùn)行費(fèi)用低,浮渣產(chǎn)量少,特別是對 “三泥”脫水裝置 “減負(fù)”?!叭唷泵撍^程中最難處理的就是浮渣,這里的浮渣可直接外售,“三泥”幾乎變成了 “二泥”,不僅是泥量減少了80%,而且剩下的 “二泥”好處理,脫水機(jī)不必要選用高檔次的就可完成脫水過程。返回污水處理場的污水量減少,減少返回水對污水處理場的沖擊。

        因投資限制,改造時(shí)氣浮收渣管選用的是可調(diào)式集渣管,因浮渣含水率低流動性差,收渣時(shí)需要帶水沖,使得浮渣含水率高不好直接外售。應(yīng)將此處改進(jìn)為無軸送料機(jī)收浮渣,在近處設(shè)浮渣罐,收渣直接進(jìn)罐、浮渣罐現(xiàn)場沉降切水,切水后直接裝車外售,不需再去 “三泥”脫水處理。

        [1] 陳翼孫.胡斌.氣浮凈水技術(shù) [M].北京:中國環(huán)境化學(xué)出版社,1992.

        [2] 翁煥新.污泥無害化、減量化、資源化處理技術(shù) [M].北京:科學(xué)出版社,2009.

        [3] 呂春香.污水處理基本不排泥 污泥產(chǎn)業(yè)化早沖擊波 [EB/OL].中國水網(wǎng).2009-06-04.

        [4] 劉德君.煉油污水處理場改造方案選擇 [J].中國建設(shè)信息:水工業(yè)市場,2007(11):78-81.

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