浮選法在油田含油污水處理中的應(yīng)用與前景展望

浮選法在油田含油污水處理中的應(yīng)用與前景展望概述油田含油污水的處理意義油田含油污水處理工藝浮選法處理油田含油污水的應(yīng)用現(xiàn)狀浮選法內(nèi)容與特點優(yōu)勢浮選法分類浮選法處理油田含油污水裝置第三章浮選法在油田含油污水處理中的應(yīng)用與前景展望第一節(jié)浮選法在油田含油污水處理中存在的問題油田含油污水處理的前景展望結(jié)論第一章概述第一節(jié)油田污水的處理意義油田含油污水處理的重要性中國是個貧水的國家，全國每年缺水總量達(dá)12億噸，而工業(yè)用水占城市供水量的80%右。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口的增加,水質(zhì)污染的加重，水資源的短缺問題已嚴(yán)重制約著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。有很多地區(qū)由于地下水的過量開采，已形成地下水下降漏斗，并以每年下降1米的速度在減少。節(jié)約用水，改進(jìn)技術(shù)，提高水價和遠(yuǎn)地運用都能或多或少地緩解水資源短缺問題，但目前世界各國都將污水處理回用作為解決缺水問題的首選方案。國內(nèi)污水處理回用還處起步階段，尚沒有大規(guī)模的工業(yè)實踐。目前，中國大部分油田已進(jìn)入石油開發(fā)的中期，采出油中含水量已達(dá)70-80%，日產(chǎn)含油污水量非常大。如果含油污水不經(jīng)合理處理回注和排放，不僅使油田地面設(shè)施不能正常運作，而且會因地層堵塞而帶來危害，同時也會造成環(huán)境污染，影響油田安全生產(chǎn)，同時在采油過程中需要大量的清水回注于地下油層中。所以如果對采出水進(jìn)行處理，并用于回注，則不僅可以滿足石油開采過程中注水量日益增長的需要，同時可以節(jié)約大量水資源，為油田帶來經(jīng)濟(jì)效益。減少排水對環(huán)境的污染，產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益，因此必須合理的處理油田含油污水。隨著油田注水開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行帶來了兩大問題，一是注入水的水源問題；二是原油含水量不斷上升問題。在生產(chǎn)實踐中，人們認(rèn)識到油田含油污水回注是合理開發(fā)和利用水資源的正確途徑。二．油田含油污水處理的意義1、環(huán)境保護(hù)油田污水是在石油、天然氣勘探開發(fā)過程中不可避免的伴生物，是一種含有固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)、溶解氣體和溶解鹽類等較復(fù)雜的多項體系。油田含油污水由于含有上述有害物質(zhì)，如不進(jìn)行治理排放出去將會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。2、節(jié)約水資源在油田生產(chǎn)運行過程中，水消耗量是巨大的。在油田用水中，注水采油用水占絕對數(shù)量。原油產(chǎn)量高的大型油田，注水開發(fā)需水量數(shù)量驚人?？梢?，油田污水經(jīng)過處理回注地層既緩解了水資源缺乏的問題，又杜絕了污染環(huán)境，提高了水的循環(huán)利用率。同時，由于油田污水來源于地層，其與地層的配伍性優(yōu)于其他水源，提高了注水開發(fā)效果。第二節(jié)油田含油污水處理工藝含油廢水中油的存在狀態(tài)，一般可分為三類：浮油、分散油、乳化油、溶解油。浮油目前采用簡單的隔油池分離回收較多。分散油和乳化油在動力學(xué)上具有一定穩(wěn)定性，所以較難處理。目前國內(nèi)各大油田為降低采油成本、節(jié)約水資源，均采用經(jīng)深度處理后的含油污水代替清水回注。一．自然除油1、基本原理基本原理：根據(jù)油和水的密度不同，利用油和水的密度差使油上浮，達(dá)到油水分離的目的。這種理論忽略了進(jìn)出配水口水流的不均勻性、油珠顆粒上浮中的絮凝等影響因素；認(rèn)為油珠顆粒是在理想的狀態(tài)下進(jìn)行重力分離的，即假定過水?dāng)嗝嫔细鼽c的水流速度相等；油珠顆粒以等速上浮；油珠顆粒上浮到水面即被去除。2、裝置結(jié)構(gòu)自然除油設(shè)施一般兼有調(diào)儲功能，通常工藝結(jié)構(gòu)采用下向流設(shè)置。立式容器上部設(shè)收油構(gòu)件，中上部設(shè)配水構(gòu)件，中下部設(shè)集水構(gòu)件，底部設(shè)排污構(gòu)件。常見自然除油設(shè)施為自然除油罐（立式除油罐），它是一種重力分離型除油構(gòu)筑物，結(jié)構(gòu)如圖所圖：自然除油管結(jié)構(gòu)圖工藝流程為：從原油脫水系統(tǒng)排出的含油污水經(jīng)進(jìn)水管流入罐內(nèi)中心反應(yīng)管，經(jīng)配水管流入沉降區(qū)。水中粒徑較大的油粒在油水相對密度差的作用下首先浮至油層，粒徑較小的油粒隨水向下流動。在此過程中，一部分小油粒由于自身在靜水中上浮速度不同及水流速度梯度的推動，不斷碰撞聚結(jié)成大油滴上浮，無上浮能力的部分小油粒進(jìn)入集水管，經(jīng)出水系統(tǒng)流出除油罐。效果：若除油罐進(jìn)水中含油量不超過5000mg/L,自然除油的去除率可達(dá)95％以上。二．斜板(管)除油1、基本原理基本原理：斜板除油是目前最常用的高效除油方法之一，它同樣屬于物理法除油范疇。斜板除油的基本原理是“淺層沉淀”，又稱“淺池理論”重力分離除油設(shè)備的除油效率是其分離高度的函數(shù)，減少除油設(shè)備的分離高度，可以提高除油效率。在其他條件相同時，除油設(shè)備的分離高度越小，油珠顆粒上浮到表面所需要的時間越短，這就是所謂的“淺池理論”。因此，在油水分離設(shè)備中加設(shè)斜板，增加分離設(shè)備的工作表面積，縮小分離高度，從而可提高油珠顆粒的去除效率。在理論上，加設(shè)斜板不論其角度如何，其去除效率提高的倍數(shù)，相當(dāng)于斜板總水平投影面積比不加斜板的水面面積所增加的倍數(shù)。當(dāng)然，實際效果不可能達(dá)到理想的倍數(shù)，這是因為存在著斜板的具體布置、進(jìn)出水流的影響、板間流態(tài)的干擾和積油等因素。2、裝置結(jié)構(gòu)斜板除油裝置基本上可分為立式和平流式兩種，如立式斜板除油罐和平流式斜板除（隔）油罐（池）。（1）立式斜板除油罐立式斜板除油罐的結(jié)構(gòu)形式與普通立式除油罐基本相同，其主要區(qū)別是在普通除油罐中心反應(yīng)筒外的分離區(qū)一定部位加設(shè)了斜板組，：工藝流程為：含油污水從中心反應(yīng)筒出來之后，先在上部分離區(qū)進(jìn)行初步的重力分離，較大的油珠顆粒先行分離出來，然后午睡經(jīng)過斜板區(qū)，油水進(jìn)一步分離。分離后的污水在下部集水區(qū)流入集水管、匯集后的污水由中心柱管上部流出除油罐。在斜板區(qū)分離出的油珠顆粒上浮到水面，進(jìn)入集油槽由出油管排出到收油裝置。效果：油田上的實踐證明，在除油效率相同的條件下，立式斜板除油罐與普通立式除油罐相比，同樣大小除油罐的除油處理能力可提高到1.0~1.5倍。（2）平流式斜板隔油池平流式斜板隔油池是在普通的平流式隔油池中加設(shè)斜板組所構(gòu)成的，如下圖所示：工藝流程：這種隔油池一般是由鋼筋混凝土做成的池體，池中波紋斜板大多呈45°安裝，進(jìn)入的含油污水通過配水堰、布水柵后均勻而緩慢地從上而下通過斜板區(qū)，油、水泥在斜板中進(jìn)行分離，油珠顆粒沿斜板組的上層板，向上浮升滑出斜板到水面，通過活動集油管槽收集到污油罐，再送去脫水，泥砂則沿斜板組的下層斜板面滑向集泥區(qū)落到池底，定時排除；分離后的水，從下部分分離區(qū)進(jìn)入折向上部的出水槽，然后排出或送去進(jìn)一步處理，由于告成上布置的原因，污水進(jìn)入下一步處理工序，往往需要用泵進(jìn)行提升。三．粗?；ň劢Y(jié)）除油早在50年代就有人在普通隔油池前段設(shè)填料段，填充碎石等粒狀物借以提高除油效率。由于采用的碎石填料粒徑較大，聚結(jié)性能較差，收效不大，所以該法除油在相當(dāng)大的一段時間內(nèi)沒有引起人們的重視。直到70年代初，由于原油開采業(yè)及石油化工工業(yè)的發(fā)展，一方面待處理的含油污水水量大幅度的增加，迫切要求提高除油構(gòu)筑物的處理效率，從而縮小其體積；另一方面化學(xué)工業(yè)也提供了性能較好的粗?；牧?。因而粗?；图夹g(shù)才大力發(fā)展起來。1、基本原理基本原理：所謂粗?；?，就是使含油污水通過一個裝有填充物（粗?；牧希┑难b置，在污水流經(jīng)填充物時，使油珠由大變小的過程。經(jīng)過粗?；蟮奈鬯浜土考拔鬯再|(zhì)并不變化，只是更易于用重力分離法將油除去。粗?；幚淼膶ο笾饕撬械姆稚⒂?。粗?；褪谴至；跋鄳?yīng)的浮升分離過程的總稱。關(guān)于粗?；臋C理，目前尚處在探討階段還未形成統(tǒng)一的理論，總的來說大體上有兩種觀點，即“潤濕聚結(jié)”和“碰撞聚結(jié)”?！皾櫇窬劢Y(jié)”理論建立在親油性粗?；牧系幕A(chǔ)上。當(dāng)含油污水流經(jīng)由親油性材料組成的粗?；矔r，分散油便在材料表面潤濕附著，這樣材料表面幾乎被油包住，在流來的油珠液容易潤濕附著在上面，因而附著的油珠不斷聚結(jié)擴大并形成油膜。由于浮力和反向水流沖擊作用，油膜開始脫落，于是材料表面得到一定更新。脫落的油膜到水相中仍形成油珠，該油珠粒徑比聚結(jié)前的油珠粒徑要大。從而達(dá)到粗粒化的目的?！熬劢Y(jié)碰撞”理論建立在疏油性粗?；牧匣A(chǔ)上。無論由粒狀的或是纖維狀的粗?；牧辖M成的粗?；玻淇障毒鶚?gòu)成互相連通的通道，由于無數(shù)根直徑很小交錯的微管。當(dāng)含油污水流經(jīng)該床時，由于粗粒化材料是疏油的，兩個或多個油珠有可能同時與管壁碰撞或互相碰撞，其沖量足可以將它們合并成一個較大的油珠，從而達(dá)到粗?；哪康?。當(dāng)然，無論是親油的或是疏油的材料，兩種聚結(jié)都是同時存在的，只是前者以“潤濕聚結(jié)”為主，也有“碰撞聚結(jié)”，原因是污水流經(jīng)粗?；矔r，油珠之間也有碰撞；后者以“碰撞聚結(jié)”為主，也有“潤濕聚結(jié)”，原因是當(dāng)疏油材料表面沉積油泥時，該材料便有親油性，自然有“潤濕聚結(jié)”現(xiàn)象。由此無論是親油性材料或是疏油性材料只要粒徑合適，都有比較好的粗粒化效果。2、裝置結(jié)構(gòu)單一的粗粒化除油裝置一般為立式結(jié)構(gòu)，下部配水，中部裝填粗粒化材料，上部出水。組合式粗?；脱b置一般為臥式，裝置首端為配水部分，中部為粗?；糠?，中后部為斜板（管）分離部分，后部為集水部分。粗?；脱b置工藝結(jié)構(gòu)如下圖所示：工藝流程:聚結(jié)分離器采用臥式壓力聚結(jié)方式與斜板（管）除油裝置結(jié)合除油。原水進(jìn)入裝置首端，通過多喇叭口均勻布水，水流方式橫向流經(jīng)三組斜交錯聚結(jié)板，使油珠聚結(jié)，懸浮物顆粒增大，然后在橫向上移，自斜板組上部均布，經(jīng)斜板分離，油珠上浮集聚，固體懸浮物下沉集聚排除，凈化水由斜板下方橫向流入集水腔，如下圖所示：四．旋流除油1、基本原理水力旋流器是利用油水密度差，在液流旋轉(zhuǎn)時受到不等離心力的作用而實現(xiàn)油水分離。含油污水切向或螺旋向進(jìn)入圓筒渦旋段，并沿旋流管軸向螺旋態(tài)流動。在同心縮徑段，由于圓錐截面的收縮，使流體增速，并促使已形成的螺旋流態(tài)向前流動，由于油、水的密度差，使水沿著管壁旋流，而油珠移向中心。流體進(jìn)入細(xì)錐段,截面不斷縮小，流速繼續(xù)增大，小油珠繼續(xù)移到中心匯成油芯。流體進(jìn)入平行尾段，由于流體恒速流動，對上段產(chǎn)生一定的回壓，使低壓油芯向溢流口排出。高速旋轉(zhuǎn)的物體能產(chǎn)生離心力。含懸浮物(或分散油)的水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于顆粒和水的質(zhì)量不同，因此受到的離心力大小也不同，質(zhì)量大的被甩到外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)部，通過不同的出口分別導(dǎo)引出來，從而回收了水中的懸浮顆粒(或分散油)，并凈化了水質(zhì)。第二章浮選法處理油田含油污水的應(yīng)用現(xiàn)狀第一節(jié)浮選法內(nèi)容與特點優(yōu)勢一．浮選法內(nèi)容浮選法又稱氣浮法，是含油污水中行之有效的處理工藝。它是利用高度分散的微氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面實現(xiàn)固液或液液分離的過程。為提高處理效果，常在廢水中首先加入氣浮劑或凝聚劑，使親水物質(zhì)變?yōu)槭杷镔|(zhì)，使細(xì)小的油珠及其它微細(xì)顆粒聚凝成較大的絮凝體顆粒，然后形成氣泡—絮凝體顆粒結(jié)合體而加速上浮。基本原理：氣浮就是在含油污水中通入空氣（或天然氣），設(shè)法使水中產(chǎn)生微小氣泡，有時還需加入氣浮劑或凝聚劑，使水中顆粒為0.25~25um的乳化油和分散油或水中懸浮顆粒粘附在氣泡上，隨氣體一起上浮到水面并加以回收，從而達(dá)到含油污水除油、除懸浮物的目的。氣浮過程包括氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒（固體或液滴）附著以及結(jié)合體上浮分離等連續(xù)步驟。實現(xiàn)氣浮法分離有兩個必要條件：必須向水中提供足夠數(shù)量的微細(xì)氣泡；（氣泡理想尺寸為15~30um）必須使目的物呈懸浮狀態(tài)或具有疏水性質(zhì)，從而附著氣泡而上浮。（1）氣泡的產(chǎn)生水中通入空氣或減壓釋放水中溶解的空氣，都會產(chǎn)生氣泡。所形成的氣泡的大小和強度取決于釋放空氣時的各種條件和水的表面張力大?。?）氣泡與水中雜質(zhì)、絮粒的粘附①氣泡與憎水性顆粒雜質(zhì)的粘附顆粒雜質(zhì)表面的憎水性越強，碰撞時就越有可能粘附于氣泡上。②氣泡與絮粒的粘附氣泡與絮粒粘附的碰撞粘附作用由于絮粒和微氣泡都帶有一定的憎水性能，它們的比表面又都大很大，并且都有過剩的自由界面能，因此，他們都有相互吸附而降低各自表面能的傾向。b.絮粒的網(wǎng)捕、包卷和架橋作用c.表面活性劑參與作用二．浮選法的應(yīng)用浮選法，主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度接近于1的微小懸浮顆粒。氣浮法廣泛應(yīng)用于含油廢水處理。含油廢水經(jīng)隔油池處理，只能除去顆粒大于30~50um的油珠。小于這個粒徑的油珠具有很大的穩(wěn)定性，不易合并變大而上浮，稱為乳化油。但由于油類物質(zhì)大都是疏水的，因此乳化油易粘附于氣泡上，隨氣泡一起上浮，增加其上浮速度，例如粒徑為1.5μm的油珠，上浮速度不大于0.001mm/s，粘附在氣泡上后，上浮速度可達(dá)0.9mm/s。即上浮速度增加900倍。因此，在含油廢水處理中常把氣浮處理置于隔油池之后，作為進(jìn)一步去除乳化油的措施。氣浮法也廣泛用于處理懸浮物以有機物為主的廢水。因為有機物為主的懸浮物顆粒密度小，沉降速度低，用沉降法處理效率低。在廢水處理中，氣浮法主要應(yīng)用于：（a）分離地面水中的細(xì)小懸浮物、藻類及微絮體；（b）回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等；（c）代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產(chǎn)生污泥膨脹的生化處理工藝中；（d）分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油；（e）分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性物質(zhì)和金屬離子。三．浮選法特點優(yōu)勢氣浮法具有以下特點:（a）由于氣浮池的表面負(fù)荷有可能高達(dá)12m3/(m2?h)，水在池中停留時間只需10~20min，而且池深只需2m左右，故占地較少，節(jié)省基建投資；（b）氣浮池具有預(yù)曝氣作用，出水和浮渣都含有一定量的氧，有利于后續(xù)處理或再用，泥渣也不易腐化；（c）對那些很難用沉降法去除的低濁度含藻水，氣浮法處理效率高，甚至還可去除原水中的浮游生物，出水水質(zhì)好；（d）浮渣含水率低，一般在96％以下，比沉淀池污泥體積少2~10倍，這對污泥的后續(xù)處理有利，而且表面刮渣也比池底排泥方便；（e）可以回收利用有用物質(zhì)；（f）氣浮法所需藥劑量比沉降法節(jié)??；（g）設(shè)備組裝化、自動化程度高，現(xiàn)場預(yù)制工作量小。但是氣浮法也有缺點，主要是電耗較大，處理每噸廢水比沉降法多耗電約0.02~0.04kWh；另外目前使用的溶氣水減壓釋放器易堵塞；浮渣怕較大的風(fēng)雨襲擊。因此，廣泛應(yīng)用于海上采油平臺，在陸上油田，尤其是稠油污水處理中也被較多應(yīng)用。第二節(jié)浮選法分類氣浮除油，按照氣體被引入水中的方式分為：溶解氣浮選法、分散氣浮選法、電解凝聚浮選法、化學(xué)浮選法。一．溶解氣浮選法溶解氣浮選法是使空氣在一定壓力下溶解于廢水中，并達(dá)到過飽和狀態(tài)，然后再突然使廢水減到常壓，使溶解于水中的空氣以微小氣泡的形式從水中逸出以進(jìn)行氣浮過程的方法。溶氣氣浮形成的氣泡直徑很小，其初期粒度可能在80μm左右。另外，在溶氣氣浮操作過程中，氣泡與廢水的接觸時間，還可以人為地加以控制。因此，溶氣氣浮的凈化效果較高，在廢水處理中，特別是對含油廢水的處理，得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)氣泡在水中析出時的所處壓力的不同，溶氣氣浮又可分為加壓溶氣氣浮和溶氣真空氣浮兩種類型。前者是空氣在加壓條件下溶于水中，而在常壓下析出；后者是空氣在常壓或加壓條件下溶于水中，而在負(fù)壓條件下析出。（1）加壓溶氣氣浮法加壓溶氣氣浮法在國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛。煉油廠幾乎都采用這種方法來處理廢水中的乳化油，并獲得較好的處理效果。出水含油量可在10~25mg/L以下。加壓氣浮法是在加壓情況下，將空氣溶解在廢水中達(dá)飽和狀態(tài)，然后突然減至常壓，這時溶解在水中的空氣就成了過飽和狀態(tài)，以極微小的氣泡釋放出來，乳化油和懸浮顆粒就粘附于氣泡周圍而隨其上浮，在水面上形成泡沫層，然后由刮泡器清除，使廢水得到凈化。根據(jù)廢水中所含懸浮物的種類、性質(zhì)、處理水凈化程度和加壓方式的不同，基本流程有以下三種：1）全部廢水溶氣氣浮法全部廢水溶氣氣浮法是將全部廢水用水泵加壓，在泵前或泵后注入空氣。在溶氣罐內(nèi)空氣溶解于廢水中，然后通過減壓閥將廢水送入氣浮池，廢水中形成許多小氣泡粘附廢水中的乳化油或懸浮物而浮出水面，在水面上形成浮渣。用刮板將浮渣連續(xù)排入浮渣槽，經(jīng)浮渣管排出池外，處理后的廢水通過溢流堰和出水管排出。全流程溶氣氣浮法的優(yōu)點是：（a）溶氣量大，增加了油?；驊腋☆w粒與氣泡的接觸機會；（b）在處理水量相同的條件下，它較部分回流溶氣氣浮法所需的氣浮池小，從而減少了基建投資。但由于全部廢水經(jīng)過壓力泵，所以增加了含油廢水的乳化程度，而且所需的壓力泵和溶罐均較其它兩種流程大，因此投資和運轉(zhuǎn)動力消耗較大。2）部分溶氣氣浮法部分溶氣氣浮法是取部分廢水加壓和溶氣，其余廢水直接進(jìn)入氣浮池并在池中與溶廢水混合，其特點為：（a）較全流程溶氣氣浮法所需的壓力泵小，故動力消耗低；（b）壓力泵所造成的乳化油量較全部溶氣法低；（c）氣浮池的大小與全部溶氣法相同，但較部分回流溶氣法小。3）部分回流溶氣氣浮法部分回流溶氣氣浮法是取一部分除油后的出水回流進(jìn)行加壓和溶氣，減壓后直接進(jìn)入氣浮池，與來自絮凝池的含油廢水混合后氣浮，回流量一般為含油廢水的25％~50％。其特點為：（a）加壓的水量少，動力消耗??；（b）氣浮過程中不促進(jìn)乳化；（c）礬花形成好，后絮凝也少；（d）缺點是氣浮池的容積較前兩種流程大。為了提高氣浮的處理效果，往往向廢水中加入混凝劑或浮選劑，投加量因水質(zhì)不同而異，一般由試驗確定。（2）溶氣真空氣浮法溶氣真空氣浮法的主要特點是氣浮池在負(fù)壓（真空）狀態(tài)下運行。至于空氣的溶解，可在常壓下進(jìn)行，也可在加壓下進(jìn)行。由于是負(fù)壓（真空）條件下運行，因此，溶解在水中的空氣易于呈現(xiàn)過飽和狀態(tài)，從而以大量氣泡的形式從水中析出，進(jìn)行氣浮。析出的空氣量，取決于水中溶解的空氣量和真空度。溶氣真空氣浮池平面多為圓形，池面壓力為30~40kPa，廢水在池內(nèi)停留時間為5~20min。溶氣真空氣浮的主要優(yōu)點是空氣溶解所需壓力比壓力溶氣為低，動力設(shè)備和電能消耗較少。但這種氣浮方法的最大缺點是一切設(shè)備部件，如除泡沫的設(shè)備，都要密封在氣浮池內(nèi)，因此，氣浮池的構(gòu)造復(fù)雜，給運行與維護(hù)都帶來很大困難。此外，這種方法只適用于處理污染物質(zhì)量濃度不高的廢水（不高于300mg/L），因此實際應(yīng)用不多。二．分散氣浮選法分散氣氣浮是利用機械剪切力，將混合于水中的空氣粉碎成細(xì)小的氣泡，以進(jìn)行氣浮的方法。按粉碎氣泡方法的不同，布?xì)鈿飧∮址譃樗盟芪鼩鈿飧?、射流氣浮、擴散曝氣氣浮以及葉輪氣浮等四種。（1）水泵吸水管吸入空氣氣浮這是最原始也是最簡單的一種氣浮方法。這種方法的優(yōu)點是設(shè)備簡單，其缺點主要是由于水泵工作特性的限制，吸入的空氣量不能過多，一般不大于吸水體積的10％，否則將破壞水泵吸水管的負(fù)壓工作。此外，氣泡在水泵內(nèi)破碎的不夠完全，粒徑大，因此，氣浮效果不好。這種方法用于處理通過除油池后的石油廢水，除油效率一般在50％~65％。（2）射流氣浮射流氣浮采用通過射流器向廢水中混入空氣進(jìn)行氣浮的方法。由噴嘴射出的高速廢水使吸入室形成負(fù)壓，并從吸氣管吸入空氣，在水氣混合體進(jìn)入喉管段后進(jìn)行激烈的能量交換，然后進(jìn)入擴壓段（擴散段），動能轉(zhuǎn)化為勢能，進(jìn)一步壓縮氣泡，增大了空氣在水中的溶解度，然后進(jìn)入氣浮池中完成氣浮過程。（3）擴散板曝氣氣浮這是早期氣浮池采用最為廣泛的一種布?xì)夥椒?。壓縮空氣通過具有微孔的擴散板或微孔管，使空氣以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入水中，進(jìn)行氣浮過程。這種方法的優(yōu)點是簡單易行，但缺點較多，其中主要的是空氣擴散裝置的微孔易于堵塞，氣泡較大，氣浮效率不高。因此這種方法近年已很少使用。（4）葉輪氣浮在氣浮池底部設(shè)有旋轉(zhuǎn)葉輪，在葉輪的上部裝著帶有導(dǎo)向葉片的固定蓋板，蓋板上有孔洞。分散氣浮選的優(yōu)點是設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)，其缺點是空氣被粉碎的不夠充分，形成的氣泡粒徑較大，一般不小于1000μm，這樣，在供氣量一定的情況下，氣泡的表面積小，而且由于氣泡直徑大，運動速度快，氣泡與被去除污染物質(zhì)的接觸時間短促，這些因素都使分散氣氣浮法去除效率較低。三．電解絮凝浮選法本法是將正負(fù)相間的多組電極安插于廢水中，當(dāng)通以直流電時產(chǎn)生電解、顆粒的極化、電泳、氧化還原、電解產(chǎn)物間及廢水間的相互作用。當(dāng)采用可用電極（一般為鋁、鐵）作為陽極進(jìn)行電解時，陽極的金屬將溶解出鋁或鐵的陽離子，并與水中的羥基結(jié)合，形成吸附性能很強的鋁、鐵氫氧化物，以吸附、凝聚水中的雜質(zhì)顆粒，而形成絮粒。這種絮粒與陰極上產(chǎn)生的微氣泡（氫氣）粘附，而得以氣浮分離。電解絮凝浮選法的優(yōu)點是能產(chǎn)生大量小氣泡；在利用可溶性陽極時，氣浮過程和混凝過程結(jié)合進(jìn)行；裝置構(gòu)造簡單，是一種新的廢水凈化方法。四．化學(xué)浮選法化學(xué)浮選法是在水中投加某種化學(xué)藥劑，借助于化學(xué)反應(yīng)生成的氧、氯、二氧化碳等氣體而促使絮粒上浮的。第三節(jié)浮選法處理油田含油廢水裝置一．溶解氣浮選裝置該裝置首先使氣體在壓力狀態(tài)下溶于水中，再將溶氣水引入浮選器首端或底端均勻配出，待壓力降低后，溶入水中的氣體便釋放出來，使被處理水中的油珠和懸浮物吸附到氣泡上，上浮聚集被去除。A．平流式氣浮池平流式氣浮池是目前氣浮凈水工藝中用得最多的一種，一般采用反應(yīng)池與氣浮池合建的形式。工藝流程：廢水進(jìn)入反應(yīng)池（可用機械攪拌、折板、孔室旋流等形式）完成反應(yīng)后，將水流導(dǎo)向底部，以便從下部進(jìn)入氣浮接觸室，延長絮體與氣泡的接觸時間，池面浮渣刮入集渣槽，清水由底部集水管集取。平流式氣浮池如下圖所示：為了進(jìn)一步提高接觸效果，延長接觸時間，克服分離室容積利用率不高的缺點，采用了局部落深接觸室的辦法。平流式氣浮池：優(yōu)點：池身淺、造價低、構(gòu)造簡單、管理方便；缺點：與后續(xù)處理構(gòu)筑物在高程上配合較困難，分離部分的容積利用率不高。B．豎流式氣浮池如下圖所示：豎流式氣浮池是另一種常用的氣浮凈水形式。優(yōu)點：接觸室在池中央，水流向四周擴散、水力條件比平流式單側(cè)出流要好，便于與后續(xù)構(gòu)筑物配合。缺點：與反應(yīng)池較難銜接，容積利用率低。C．綜合式氣浮池綜合式氣浮池可分為三種：氣浮—反應(yīng)一體式；氣浮—沉淀一體式；氣浮—過濾一體式。二．分散氣浮選裝置A．旋轉(zhuǎn)型浮選裝置該裝置機械轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)在氣液界面上產(chǎn)生了一個液體漩渦，漩渦氣液界面隨著轉(zhuǎn)速升高可擴展到分離室底部以上。在漩渦中心的氣腔中，壓力低于大氣壓，這就引起分離室上部氣相空間的蒸汽下移，通過轉(zhuǎn)子與水相結(jié)合形成水混合體。而后在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)推動下向周邊擴散，形成與油、懸浮物混合、碰撞、吸附、聚集、上浮被去除的循環(huán)過程，旋轉(zhuǎn)型分散氣浮選裝置如下圖所示：B．噴射型浮選裝置該裝置每個浮選單元均設(shè)置一個噴射器，利用泵將凈化水打入浮選單元的噴射器，在噴射器內(nèi)的噴嘴局部產(chǎn)生低氣壓，這就引起氣浮單元上部氣相空間的氣體流向噴嘴器噴嘴，從而使氣、水在噴嘴出口后的擴散段充分混合，然后射流入浮選單元中下部與被處理的污水混合，形成油、懸浮物與氣泡吸附、聚集、上浮被去除，噴射型分散氣浮選裝置橫截面如下圖所示C．平流式微孔板布?xì)飧∵x裝置空氣從池底進(jìn)入后，被微孔擴散板中的微孔切割成小氣泡。小氣泡上升到氣浮分離室與由進(jìn)水槽流入氣浮分離室的廢水相遇，小氣泡即與廢水中的絮粒雜質(zhì)相粘附，帶氣絮粒雜質(zhì)上浮至池面，浮渣則用刮渣機排入排渣槽后排出，凈化水經(jīng)液位調(diào)節(jié)器后，溢入出水槽出流，平流式微孔板布?xì)飧∵x裝置如下圖所示：三．電解凝聚浮選裝置工藝流程：廢水經(jīng)過整流柵，流入電極組，在此，廢水中的雜質(zhì)顆粒被可溶性電極產(chǎn)生的氫氧化物所吸附，而凝聚成絮粒。與此同時，陰極上產(chǎn)生的氣泡粘附在絮粒上，而與水一起流出孔口，在分離室進(jìn)行固、液分離。帶氣絮粒上浮至水面后，被刮渣機定時的刮除。凈化水則相繼經(jīng)集水孔和出水管出流，豎流式電解氣浮池如下圖所示：四．化學(xué)浮選裝置工藝流程廢水進(jìn)入混合反應(yīng)室的同時與加藥管投加的化學(xué)藥劑相遇，在攪拌機的葉片作用下，廢水與藥劑得到混合。為了避免廢水在反應(yīng)室的停留時間內(nèi)過早的釋放出氣泡，因此，反應(yīng)時間盡可能縮短（約在3~5min內(nèi)），平流式化學(xué)氣浮池如下圖所示：第三章浮選法在油田含油污水處理中的應(yīng)用與前景展望第一節(jié)浮選法在油田含油污水處理中存在的問題現(xiàn)有氣浮工藝存在的問題現(xiàn)有氣浮工藝裝置自投用以來，氣浮效果一直不十分理想，氣浮池經(jīng)常出現(xiàn)偏流、鼓大泡或翻浪現(xiàn)象，氣浮效果不穩(wěn)定，各項指標(biāo)的去除率均很低。經(jīng)過觀察、分析后認(rèn)為存在的主要問題是：①溶氣罐很難控制氣水界面。原溶氣罐氣水界面的控制方法采用的是放氣法，即當(dāng)溶氣罐中氣水界面較高時，關(guān)閉放氣閥門，氣水界面較低時，打開放氣閥門。此種方法較簡單，但人為控制氣水界面較難，調(diào)節(jié)頻繁，勞動強度較大。②釋放器易脫落、易堵塞。原有釋放器為rI's型，以絲扣形式直接連接在溶氣水接口直徑為DN25的管子上，檢修時發(fā)現(xiàn)60％以上的釋放器已掉落池中，且大部分已堵塞，氣浮池經(jīng)常發(fā)生偏流或局部鼓大泡現(xiàn)象。由于以上兩個問題的存在，使得氣浮效果很差，氣浮池出口油的質(zhì)量濃度一般都在150mg／L以上，對后續(xù)生化處理造成很大沖擊。而在實際生產(chǎn)運行中，只有氣浮池出口油的質(zhì)量濃度控制在100mg／L以下，經(jīng)過兩級生物處才能保證外排水中油的質(zhì)量濃度小于10mg／L。因此，必須對原有溶氣罐和釋放器進(jìn)行改造。二．改造措施根據(jù)上述存在的問題，采取了如下改造措施：1、溶氣罐內(nèi)液面控制方法的改進(jìn)溶氣罐作為氣浮工藝的重要設(shè)備之一，最重要的是如何提高溶氣效率，保持氣水界面穩(wěn)定。本溶氣罐采用在頂部進(jìn)入空氣和水流，底部出溶氣水的方式，但由于溶氣水界面很難控制，當(dāng)氣水界面較高時，分散在水中的氣泡密度反而會減小，且可能導(dǎo)致壓力水倒流入空壓機；界面過低，導(dǎo)致從排出的溶氣水中夾帶較大氣泡被帶至氣浮池，此時，不但不能使油水有效地分離，反而對氣浮池形成大的攪動，影響氣浮池的分離效果。為此，我們選用了一種自控式液面控制器(專有技術(shù))來控制氣水界面，其成本低于儀表控制，且不需管理。此控制器是一個經(jīng)過計算加工成型的控制管頭，計算的依據(jù)是溶氣罐的運行壓力和處理量，其控制原理是動平衡。因為在同等壓力條件下，氣和水在管道中的流速差很大，所以，當(dāng)控制器淹沒在水中時，由于速度差的原因相當(dāng)于堵塞，當(dāng)暴露在氣體空間時相當(dāng)于泄壓，從而達(dá)到控制氣水界面的目的。由于是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，因此要使安裝的方法盡可能簡單，針對現(xiàn)有溶氣罐的情況，決定從溶氣罐頂部放氣管法蘭處進(jìn)行安裝，控制的液面高度距罐900Inln。安裝前，此控制器已根據(jù)放氣管直徑(DN20)及控制液面高度預(yù)制好，具體安裝位置如下圖所示：液面控制器安裝位置2、釋放器的改造原有釋放器為TS型，絲扣連接，由于受水力沖擊的影響，絲扣連接的釋放器容易脫落，且一級氣浮污染物濃度高，懸浮顆粒類雜質(zhì)使得釋放器堵塞頻率加大，平均每個月都得把釋放器拆下來清理堵塞物，勞動強度很大。而二級