油田污水处理中气浮法的应用现状分析
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作者: 陈霄翼 李海彬
【摘要】本文主要是阐述了国内外气浮技术的发展概况，分析气浮理论的发展，影响气浮效果的因素以及气浮工艺和装置。探讨该技术在油田的应用。
【关键词】污水处理；油田；气浮法
气浮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、气浮技术国内外发展概况
气浮技术的应用始于矿冶工业，20世纪初期，美国开始将加压溶气技术用于污水净化方面。20世纪60年代，部分回流式压力溶解空气气浮开始投入使用，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。我国气浮技术的研究始于20世纪60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，其试验除油效率可达80%左右。80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90%。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：溶气气浮法（DAF）、散气气浮法（CAF）、电解气浮法（EAF）。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。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。电解气浮法是向废水中通人一定的电流，废水电解出H2、O2和CO2等微小气泡吸附废水中微小悬浮物上浮，以达到净水的目的。另外，近年来发展起来一种新型气浮法：浮选柱气浮法。
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0.25～25μm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，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。影响因素主要有溶气压力、停留时间、气泡大小、絮凝剂种类与用量等因素进行分析。
溶气压力的高低决定产生气泡的大小，从而影响出水水质。在气浮工艺中，一般将压力控制在0.3～0.44MPa时产生所需气泡的尺寸足以满足气浮需要。而且，较低的溶气压力可以降低电耗，节约成本。气浮过程中，在不同的停留时间用不同的絮凝剂除油率也不同。停留时间并非越短或越长越好，针对不同的气浮实验，找到合理的停留时间，也会带来好的气浮效果。气泡大小是气浮效果的关键，不同尺寸气泡由于受到的浮力不同，所以它们吸附油滴的能力也不相同。小气泡浮升速度慢，容易捕捉油滴（尤其是小油滴），而大气泡上浮速度快，易于捕捉大油滴。但是气泡过大过小都不宜，如果气泡太大，过快的浮升会使气泡不容易吸附油滴，而且气泡容易破裂，除油效果不好。气泡过小，对释放气泡的装置和压力有更高的要求，而且，也为处理含有过多小气泡的浮渣带来一定难度。气水比是气浮的重要技术参数之一。增加污水中溶气量，有利于气浮过程的进行。但并非气水比越大越好，就溶气气浮而言，溶于水中的气体量受温度、压力等条件的影响，一般水温高于40°C时，气体在水中的溶解度会大大降低，这样反而影响气浮效果。另外，溶气量与气体压强成正比，提高气体压力，可以提高气水比，但过高的压力就会大大增加运行成本。当然，增加停留时间也可提高气水比，但这种方法降低了设备的使用效率。絮凝剂的投加大提高了气浮法处理含油污水的效果，但絮凝颗粒的性能是决定气浮结果的关键。
4、气浮工艺及装置
气浮法处理含油污水已经成为一种趋势，随着对气浮理论和应用的研究，一些气浮装置越来越不能满足处理需求，因此，对气浮设备不断改进并且产生了很多新型的气浮处理工艺和装置。其中常用的且气浮处理含油污水效果较好的装置是加压溶气气浮装置、叶轮气浮装置以及新型浮选柱。
加压溶气气浮装置技术成熟，净化效率高，在水处理领域应用最为广泛。该装置形成的气泡细小、粒度均匀、密集，气浮处理效果显著、稳定，气泡与水中的悬浮物粘附一起浮至水面形成浮渣，再由刮渣机排人浮渣槽，得以去除，清水则由气浮池下部流出，实现固--液分离。整个工艺过程及设备比较简单，便于维护，可用于多种废水处理，尤其适用于含油废水的处理。
叶轮气浮。叶轮气浮技术的关键设备为高效涡凹气浮机，气浮机的电机周边是带微孔的散气盘，利用高速旋转时在水中形成负压区，将液面上的空气吸入水中，填补真空，此时，被吸人的空气被转盘叶轮片切割成直径10～100m的气泡，并且螺旋型地上升到水面。该装置结构简单、能耗低、占地少、设备性能稳定，机械故障几乎为零。
浮选柱。作为一种新型的气浮装置，该设备内部没有机械搅拌器或其他运转部件，通过空气穿过多孔介质或喷射方法产生气泡。该气浮工艺流程是污水从柱顶部进人，空气从柱底部进人，经气体分布器分散为细微气泡，上升流经柱体，从顶部排出，空气与含油污水充分接触。因而，该设备具有低能耗、高效率、流程便于控制的优势，能为含油污水处理带来更大效益，成为一种新气浮法的趋向。
气浮法因具有的各种优势越来越受关注。首先，气浮过程中，气泡与油滴有效粘附所需用药剂量很少，并且部分药剂可回收再利用。其次，含油污水被净化水质达标后可用于回注，节约用水量，从而降低了生产成本。做为一种高效、快速的方法，气浮法给油田污水处理带来极大效益。随着石油工业的发展需求，会不断出现新的气浮方法与设备，将使我国气浮处理油田污水技术进入新的发展阶段。
参考文献
[1]李松.金属膜过滤装置在油田污水处理中应用[J].石油矿场机械，2013.8
[2]刘涛.油田污水处理方法及环境保护[J].中国科技博览，2013.23
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