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浮选技术在含油污水处理中的应用进展

2011/6/15 10:27:10  来源:中国计量测控网 
字号: 13号字 16号字

  摘要:介绍了含油污水处理常用溶气浮选法、叶轮浮选法、射流浮选法和浮选柱,对影响浮选效果的因素进行了分析,根据浮选技术处理含油污水的研究进展状况,预测了其在国内油田含油污水处理中的应用前景。

  关键词:含油污水;污水处理;浮选;絮凝剂

  浮选净水技术是国内外正在深人研究与不断推广的一种水处理新技术。浮选净水装置已广泛应用于石油、造纸、印染、电力、电镀、化工、化纤、毛纺、皮革、电泳漆、食品、城市污水、洗浴、自来水等行业,并取得了良好的效益。

  1 浮选法的分类及浮选净化含油污水的常用方法

  在污水净化中,根据水中形成气泡的方式和气泡大小。可将浮选法分为4种类型,即溶气气浮法,诱导气浮法、电解气浮法和化学气浮法。其中常用的方法有如下几种:加压溶气气浮法、叶轮式气浮法和喷射式气浮法。

  1.1 溶气浮选法

  溶气浮选法可分为全流加压式、回流式、部分原水式和压气式4种,全流加压式溶气浮选法的溶气量大,所需浮选池的容积小,在油田污水处理中应用较广泛;回流式溶气浮选法是部分净化的水回流到溶气罐加压溶气,然后与来液一起进浮选池,因此,可在原水需要预先混凝和原水含油量比较高的情况下使用;部分原水式溶气浮选法与全流加压式溶气浮选法类似,比较适合处理含油量较低的油田污水;压气式溶气浮选法是通过多孔圆盘、多孔板或一种特殊的喷嘴,把气体压人液体中的,比其它几种溶气浮选工艺的停留时间短。

  1.2 叶轮浮选法

  叶轮气浮法是依靠高速旋转的叶轮来产生微小的气泡。气泡是被机械混合到含油污水中形成的,停留时间短,除油率高,造价低,适应来水含油量的变化。WEMCO公司生产的叶轮浮选机已被广泛应用,运行效果良好。国内的一些大油田,如辽河油田、胜利油田、新疆油田等相继引进了这种浮选机[2]。但是,叶轮浮选机存在着制造、维修麻烦,能耗较高。为了克服此浮选机的缺点,出现了射流浮选装置。

  1.3 射流浮选法

  射流浮选法是利用喷射泵的原理,采用污水或净化水为喷射流体,当水从喷嘴高速喷出时,在喷嘴的吸入室形成负压,气体被吸人吸入室,水高速通过混合段时,携带的气体被剪切成微细气泡;在浮选室,气泡上浮,并附着在油珠和固体颗粒上,将其带至水面。液气射流泵代替了旋转叶轮,这样可用一个水泵提供动力,大大节省了能耗,仅相当于叶轮浮选的二分之一产生气泡直径小,且制造安装、维修方便,操作安全,具有很大的研究和应用前景。但到目前为止,国内在射流浮选装置方面还没有系统的研究。

  2 浮选法净化含油污水中各种因素的影响

  影响除油效果的因素有很多,如所用气体的气泡尺寸、油滴尺寸、污水 的矿化度oH值、表面活性剂和进口含油浓度等,在这些因素中有的是在设计浮选装置时确定的,有的则为待处理水的特性。其中气泡直径、气体浓度和油珠直径是影响浮选除油效率的主要因素。在浮选分离室内,水中悬浮颗粒能被气泡夹带上浮分离,要满足以下条件:

  ①粒与气泡有机会碰撞接触,且当接近到一定距离时,各自所具有的能量足以克服因表面电荷而形成的能垒,两者才有可能进一步靠拢;

  ②互相靠拢的颗粒与气泡,必须能挤破两者之间的水膜,颗粒才有可能进人气泡;

  ③进人气泡的颗粒其大部分体积必须能粘附在气泡内,颗粒才能随气泡一起浮升。

  含油污水中由于油滴与气泡表面均带负电荷而在其周围形成双电层,只有当二者所具有的能量能克服由双电层所形成的能垒,二者接近时才能实际接触而形成有效碰撞。其有效碰撞强度由絮体表面的疏水性、气泡大小及水力条件决定。絮体表面的疏水性越强、气泡越小,其粘附率越高。阳离子型、具有破乳和起泡作用的复合制剂,可以起到压缩双电层,增大细小油滴絮凝聚结能力,与油滴表面具有很大亲和力,减少气泡直径,增大气泡密度的作用。

  3 浮选技术处理含油污水的研究进展及展望

  3.1 浮选装置的研究进展

  随着对浮选过程和机理研究的深入,原浮选装置存在的问题也越来越明显,因而改善浮选装置的处理效果就成为研究的中心问题,如浮选池的结构已由方型改为圆形减少了死角、采用溢流堰板排除浮渣而去掉机械刮泥机构。近年来除了改进原有的浮选装置提高除油率外,还研究了一些新型装置——浮选柱处理含油污水。

  石油大学冯鹏邦等用浮选柱处理含油污水,在实验装置上研究了其结构参数和操作参数对浮选性能的影响,研究结果表明:浮选柱是一种具有高效、节能等优点的含油污水处理装置,除油率在90%左右,处理1m3污水能耗为 0.11 kw?h,比从国外引进的WEMCO充气浮选机能耗低50%,成本仅为 WEMCO浮选机的 1/5,2台浮选柱的处理能力与1台WEMCO浮选机相当。

  Rainder用浮选柱回收乳状液中的油,试验结果表明:对给定的送液量,随送液量浓度的增加,油回收率下降,但产品里的油浓度增加;随气体流量增加,油回收率增加;随表面活性剂的增加,油回收率下降。

  Xuqing Gu设计了一种新型的多级环流浮选柱,减轻了浮选中的雾沫夹带和返混问题,与常规浮选柱相比,分离效率显著提高。

  北京科技大学浮选柱研究组研制的适用于高效处理微细粒矿浆的LHJ型浮选柱用于处理胜利油田采出液废水,结果表明:其除油、除杂效率达97%左右。新型短柱体LHJ浮选柱的特点是:①粒子和气泡的碰撞是在下导管中进行的,分离过程在柱体内进行,实现了紊流碰撞矿化,静态分离的良好条件;②采用水射流技术,使矿浆与气体混合得更充分,动力学损失减少,下导管内吸气量增加;③使用了平衡管,使下导管完全充满,充分地利用了下导管的有效高度;④下导管内液面平稳,吸气量稳定,生产操作控制简易可靠,是一种有发展前途的高效除油设备。有含油污水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

  3.2 浮选中配套药剂的研究进展

  浮选处理中所采用的药剂包括混凝剂和浮选剂,它们直接影响着浮选处理的水质。Richard.G、Luthry等人在溶气浮选法处理炼油厂乳化油的试验中发现,在所有的阴离子型、阳离子型和非离子型的絮凝剂中,阳离子型絮凝剂WT2640的处理效果最佳。该絮凝剂是一种液态的共聚物,具有较高的正电荷,其中含有75%的PDADMA(聚乙M烯M甲基胺),在对两种混凝形式的浮选试验中发现,浮选前加人有机絮凝剂,可大大地改善浮选效果。杨旭等对叶轮浮选机用浮选剂进行了研究,由阳离子聚合物和表面活性剂(润湿反转剂、气泡剂)复配后,其絮凝能力强、絮粒与气泡粘附力强、油水分离速度快。去浊率达到90%左右。

  用于处理含油污水的絮凝剂和浮选剂配套药剂的发展趋势是:由单一的无机混凝剂、有机絮凝剂发展为复合型或复配型的制剂,一次完成破乳、混凝。絮凝及浮选等环节。

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