1.陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂 王永勤1 刘金珉2 高楠3 古海燕4 陕西延安 727406；
5.陕西省西咸新区生态环境局 白晓荣5 陕西西安 712000
摘要：分析了陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂污水处理装置使用的涡凹气浮、溶气气浮运行效果与存在问题，针对进一步提高气浮处理效果对几种改造方案进行了比选，对微纳米气浮改造可行性进行分析。
关键词： 微纳米气浮 化工污水
1.前言
陕西延长石油（集团）有限责任公司延安石油化工厂污水处理装置现有12套气浮设施，包括2套低浓涡凹气浮，4套高浓涡凹气浮，2套低浓溶气气浮，4套高浓溶气气浮[1]。在实际运行中溶气气浮溶气效果差，矾花时有时无，气浮出水悬浮物、油含量超标，运行不稳定。气浮出水进入生化池，悬浮物、油含量超标直接影响生化系统正常运行，大量悬浮物导致生化池SV30达到80%以上，多次发生二沉池跑泥现象，造成总排COD、氨氮指标波动。为确保高、低浓总排水质长期稳定达标，需对污水处气浮系统进行升级改造。
2.气浮系统升级方案比选
2.1散气气浮设备
散气气浮设备是靠高速旋转叶轮的离心力所造成的真空负压状态将空气吸入，成为微细的空气泡而扩散于水中。气泡由池底向水面上升并粘附水中的悬浮物一起带至水面,达到固-液分离的目的,形成的浮渣不断地被缓慢旋转的刮渣板刮出池外。水流的机械剪切力与扩散板产生的气泡较大（直径达1mm左右），不易与细小颗粒和絮凝体相吸附，反而易将絮体打碎，因此，散气气浮不适用于处理含颗粒细小与絮体的废水。
2.2溶气气浮设备
水中过饱和空气在减压时能以微细的气泡形式释放出来，从而使水中的杂质颗粒被粘附而上浮,达到固-液分离的目的。加压溶气气浮设备是将清水加压至（3~4）×105Pa，同时加入空气，使空气溶解于水，然后骤然减至常压，溶解于水的空气以微小气泡形式（气泡直径约为20-100μm左右），从水中析出，将水中的悬浮物颗粒载浮于水面，从而实现固-液分离。
2.3微纳米气泡气浮
“微纳米气泡气浮”技术是以微纳米气泡发生器为核心的一种新型气浮技术。其工艺原理是利用T型微通道、两相流原理，压缩风从微通道进入水流，并在微通道内壁形成液膜，利用高速水流快速剪切液膜，形成大量微小气泡，随水流一起进入油、水分离设备。“微纳米气泡”气浮除油技术可产生大量具有粒径小、气泡密度大、水中停留时间长、表面积大的微纳米级气泡，增加悬浮物接触、粘附的几率，大幅提高除油效果。
2.4几种气浮优缺点比较
目前，气浮处理工艺中应用较为广泛的为散气气浮、溶气气浮、微纳米气泡气浮。针对实际应用情况，对气浮工艺进行工艺对比，见表1。
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3微纳米气浮技术原理及优点
3.1微纳米气浮工艺原理
微纳米气泡气浮除油设施采用微气泡发生器结合“共凝聚气浮”效应来设计。含油污水经过管道混合器，和该处注入的絮凝剂先期进行反应，产生含油小絮体。再进入到微纳米气泡发生器，每组发生器内污水被分割成多股细小水流，含油小絮体吸附其中产生的大量微纳米气泡，在气泡发生器后注入助凝剂，再进入到气浮池，附有大量微气泡的含油小絮体实现聚合，快速上浮形成浮渣层，实现油、水快速分离。
微纳米气泡气浮技术是以微纳米气泡发生器为核心的一种新型气浮技术。进入微纳米气浮设备的含油污水，油类与经投加的PAC、PAM进行破乳、中和、吸附凝聚成粒径均匀的矾花。微纳米气泡黏附着污水中的矾花颗粒随水流向上运动，继而翻过气浮反应区堰板进入气浮分离区。由于微纳米气泡在水压压力减小时，体积不断膨胀，所受浮力也不断增大。因此，在气浮分离区粘附有微纳气泡的油气、矾花聚合物由于其整体密度远小于水，从而稳定的在水面形成浮渣，再通过刮渣机刮至浮渣排放槽中，实现油滴、悬浮物在气浮池内与水的分离。气浮池处理后的水经过可调节溢流堰从排放口自流排放。
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图2 微纳米气泡气浮除油设备设计原理图
3.2主要优点
3.2.1除油效率高：产生的气泡粒径小，达到微纳米级，气泡弥散均匀，微气泡和含油小絮粒一起产生，达到良好的“共凝聚气浮”效应，大大提高了微气泡利用效率，除油效果好。
3.2.2能耗低：无需涡凹气浮机或气浮泵，只需少量压缩风即可产生微纳米气泡，气水比在1:100内可保证气浮除油效果。且实现了“全流程气浮”，无气浮死角；
3.2.3节省空间：无需传统溶气气浮装置大型溶气罐、空气贮罐、气泡释放器、混合搅拌器等配套设备，且直接用含油污水产生微纳米气泡，无需清水回流，比溶气气浮更为高效，占地面积小；
3.2.4易操作易维护：设备构成较其它气浮方式更为简单，控制和操作更简便。
3.2.5安全可靠：气浮除油设施不需要多级高转速气浮泵、大型溶气罐、空气贮罐、射流、剂水混合搅拌器等配套设备，降低了安全运行隐患；
3.2.6设备结构紧凑，占地面积小,除油效果稳定可靠，高油含量污水的除油率达到99%以上；
3.2.7抗冲击能力相较其他气浮形式更强，进水油含量较高时，处理效果良好，无需隔油池，可以直接联接调节罐的出水口。
3.2.8省去了溶气气浮的回流罐、减压释放器等设备，避免了释放器堵塞的可能性，大大降低了气浮的运行费用,同时安装方便，运行操作简单，易于掌握。
4微纳米气浮应用研究
为研究微纳米气浮实际运行效果，2020年4月18-22日对污水处理装置开展微纳米气浮中试试验，现场试验结果如下：
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5结论
5.1试验期间，因“涡凹+溶气”气浮与微纳米气浮进水停留时间存在差异，同时受来水水质、矾花效果、采样 分析偏差等因素影响，在药剂用量一致的情况下，从处理数据可以看出，微纳米气浮对降低污水油含量效果明显，对降低污水悬浮物及COD效果与“涡凹+溶气”气浮相当。
5.2在药剂用量一致的情况下，从外观目测及将试验期间的分析数据平均值可以看出，经微纳米气浮处理后的污水外观及对污水油含量、悬浮物及COD的平均处理效果优于现有装置“涡凹+溶气”两级气浮。
5.3微纳米气浮占地面积小，能通过微纳米气泡发生器自动产生气泡，无需回流罐、微气泡释放器等设备，试验期间运行稳定。
参考文献:
[1]谢小东等. 400m3/h污水处理装置操作规程.2019.
[作者简介]王永勤（1986-），陕西科技大学环境工程，本科，环保管理。