气浮工艺在高浓含油废水处理中的应用

随着社会工业生产的高速发展，各个生产领域经营者不断增加，生产范围也不断扩大，伴随而来的环境问题日趋严峻，如何促进经济、社会、环境三者和谐发展成为当下各界人士高度重视的课题之一。其中黑色金属冶炼及压延加工业、食品制造业、石油开采业、石油加工、炼焦及核燃料加工业，以及其他以油类为主要燃料的生产工业，在工业领域占据着重要地位，而其在生产过程中产生的大量高浓度含油废水也自然成为了环境问题的重头戏。

、

该类废水成分复杂，危害性大，处理量难度高[12]，备受关注，目前已研究出较为成熟的处理技术并在实际工程中得到良好推广和应用。

1 高浓含油废水特性及气浮工艺适用性

高浓度含油废水含油量大，油的密度接近或略小于水，以悬浮态、乳化态、溶解态三种状态存在于水中，难于分离。油类污染物一旦进入水体立刻在水面扩散形成油膜，阻止水体从大气中复氧。油类迁移范围广、降解速度慢，鱼虾吸收富集后便带有异味，最终影响人类健康。因此，在处理该类废水时必须预先对油类物质进行处理，以达到后续处理系统的进水水质要求。

目前含油废水预处理主要采用混凝气浮法和混凝沉淀法。混凝气浮与混凝沉淀相比，具有较高的浊度、COD 和油脂去除率，而且乳化油脱稳聚集后以浮油的形式浮于水面，可回收利用，不仅可抵消一部分处理成本，而且还不会造成二次污染。当浮油中杂质多（如冷轧机润滑油混入）不适于回用时，由于其所含热值较大也可用作燃料。混凝气浮法还可以缩短废水处理时间，因为沉淀法是依靠混

凝颗粒不断长大而下沉[4]，颗粒的有效碰撞几率决定了颗粒长大的时间；气浮法则借助于微气泡的粘附作用，从而使得反应时间比沉淀法短，反应区占地面积较小，这对降低反应能耗与基建投资有重要的意义。同时混凝气浮法对含油乳化液废水中污染物负荷具有较强的耐冲击能力，因此混凝气浮更适合处理含油废水。

2 气浮工艺在高浓含油废水处理中的工程实践

气浮又称空气浮选，是水处理中常用的浮选方法。它是以微小气泡作为载体，粘附水中的杂质颗粒, 使其视密度小于水，然后颗粒被气泡携带上浮至水面最终与水分离去除的方法。实际应用中，由于废水水质不同，综合考虑处理效果和基建、运行费用等因素，所选用的气浮工艺也有所不同。 2.1 加压溶气气浮（DAF ）

加压溶气气浮法是将废水加压溶气后进行气浮法水处理的工艺过程。其特点是将被处理污水（全部和部分）用水泵加压到3-4kg/cm2, 送入专门装置的溶气罐，在罐内使空气充分溶于水中，然后在气浮池中经释放器突然减到常压，这时溶解于水中的过饱和空气以微细气泡在池中逸出，将水中悬浮物颗粒或油粒带到水面形成浮渣以排除之。这种方法的处理效率可达90%以上，但耗电高。

某食品加工厂以生产经营冷冻烤鳗系列和水产品加工为主, 生产过程产生的主要污染物包括蓄养过程产生的排泄物及粘稠液；宰杀、清洗过程排放的大量血水、油脂以及部分碎肉屑、内脏等；及烤制过程冷却及清洗设备用水，排放水中富含油脂、调味汁、碎肉等。该废水含油量高，油类含量范围：450～4860mg/L，水质随着生产工艺所用原

气浮工艺在高浓含油废水处理中的应用 159

料鱼油种类的不同而变化幅度大，其中还含有高浓

度COD Cr 、BOD 5和阴离子洗涤剂。普通的处理方法无法承受如此高的负荷，因此，采用絮凝+加压溶气气浮法对该废水进行预处理，后续进入生化系

统进一步处理后达标排放。该预处理系统出水油脂含量小于70mg/L，可满足生化处理进水水质要求，处理效果见表1。

表1 混凝+加压溶气气浮法处理效果

污染因子 CODcr BOD5

油脂 NH3-N SS pH

进水平均浓度（mg/L） 76000 19860 2655 19.8 6590 10.08

出水浓度（mg/L） 1180 364 63.2 3.15 280 5.5 去除率（%） 98.45 98.17 97.62

表2 混凝+涡凹气浮法处理效果

污染因子

进水平均浓度（mg/L） 340 出水浓度（mg/L） 5.6 去除率（%） 98.35

[3]

84.09 95.75 /

注：以聚合氯化铝（PAC ）为混凝剂[3]，pH 为5.5，加药量为90 mg/L。（该工作条件由最佳反应条件实验测得）

油脂 SS

1650 28

95.30

注：以聚合氯化铝（PAC ）为混凝剂，加药量为30~40mg/L。（该工作条件由最佳反应条件实验测得）

经过多年实践运行表明，该预处理系统对油

脂去除率高，处理效果稳定可靠，抗冲击负荷能力强，效能高，其溶气释放器采用了专利抗堵设计，大大改善了系统的堵塞现象。同时对CODCr 、BOD5、SS 和阴离子洗涤剂均有较好的去处效果，保证了后续生化处理工艺的正常运行，出水达标排放。

2.2 涡凹气浮（CAF ）

涡凹气浮系统主要有曝气区、气浮区、回流系统、刮渣系统及排水系统等几部分组成，加药混凝后的污水首先进入装有涡凹曝气机的曝气区，通过底部的中空叶轮的快速旋转在水中形成了一个真空区，此时水面上的空气通过中空管道抽送至水下，并在底部叶轮快速旋转产生的三股剪切力下把空气粉碎成微气泡，微气泡与污水中的固体污染物有机地结合在一起上升到液面。到达液面后固体污染物便依靠这些微气泡支撑并浮在水面上，通过刮渣机将浮渣刮入污泥收集槽，净化后的水由溢流槽溢流排放。它是通过特制的曝气机来产生微气泡的，因此不需要空压机、循环泵、压力溶气罐、释放器或喷嘴、絮凝剂预反应池等附属设备，基建投资少，操作简单，自动化程度高，效率高，运行费用低，无噪音。

某钢厂污循环系统[5]投运以来始终存在油份过高的问题，致使冷却设备喷嘴堵塞影响产品质量效

果。该含油废水水质水量变化系数较大，水中含油量从10mg/L到300mg/L不等，水中悬浮物含量不高，一般在20到30mg/L左右，同时具有一定的色度。针对上述水质特点该厂采用絮凝+涡凹气浮法对废水进行预处理，再经过滤器处理后使最终出水油份保持在5mg/L以下，达到污循环水水质标准，该预处理系统处理效果见表2。

从表中数据可以看出CAF 装置在除油及SS 方面具有较好的去除效果，因省去了絮凝剂预反应池，絮凝体形成时间短，使絮凝效果受到一定的影响，但该系统依然可以稳定运行，不影响出水水质；同时简化了处理工艺，节约了基建投资。实践运行表明该厂污循环水在正常含油量情况下采用该预处理装置能将出水油份控制在10mg/L以下，运行连续稳定，满足生产需求。 3 结论

气浮工艺作为一项高效固、液分离技术，在含油工业废水及其他含悬浮颗粒废水处理上得到了普遍的应用，效果稳定可靠。该工艺多用作生化处理和深度处理的预处理工艺，以去除密度较小的悬浮颗粒物及油类物质，以保证后续工艺处理效果。该工艺可根据实际水质特点采用多级气浮处理，操作方便灵活。随着生产技术的发展，各类废水水质也随之不断变化，处理难度不断提高，气浮工艺也将在新的领域上得到进一步的研究和发展。

超临界反应技术的应用与发展 121

有效去除死区的污垢，清洗后无需干燥，无残留，取方法以及超临界反应与反应物的作用关系；研究并且超临界CO 2清洗在技术、经济和环保等方面都利用超临界反应减少石油加工过程中的应用；研究具有优越性，具有广阔的发展前景。 超临界水在废水处理中的新应用；探索超临界CO 2

在高分子材料、生物制品、医药食品等领域的应用1.4 超临界反应技术在催化加氢反应的应用

新工艺；通过改变反应器结构或者增加惰性成份以超临界反应技术应用于催化加氢反应应用了

达到调控反应的目的等。随着超临界反应研究的不超临界流体的高溶解、高扩散、可控相行为以及能

断发展，新的技术的产生，超临界反应技术将产生大幅提高催化剂的稳定性的特点，而CO 2的临界条

件比较容易达到，且环保经济，常被用作反应介质。 巨大的经济效益以及社会效益。

超临界CO 2介质中的催化加氢反应，包括不对

称加氢、不饱和醛/酮加氢、油脂加氢、CO 加氢（氢参考文献

经过国甲酰化反应）、CO 2加氢和硝基化合物加氢。

内外的研究发现，以超临界CO 2为介质进行反应基[1] 王云海，等．超临界化学反应技术及应用研究本上解决了传质问题，极大提升了反应速率，大幅进展．精细石油化工进展，2001；2（2）：34-37 减小氢压对超临界加氢的影响；CO 2的含量对溶解[2] 孙杰，杨再鹏，刘正．超临界水氧化技术发展H 2、提高反应速率、移动反应平衡和改变反应选择现状及展望．化工环保，2005；25（1）：33-36

[26] 性等齐了重要的作用。[3] 丁军委，陈丰秋，吴素芳，等．苯胺在超临界

2 前景与展望 水中氧化反应路径[J]．化工学报，2000；51（5）：

超临界反应技术作为一种新型的化学工程技690-694

术，在科学研究以及应用研究方面已经取得了长足[4] 丁军委，陈丰秋，吴素芳，等．苯胺在超临界的发展，以理论为导向仍然存在以下问题： 水中氧化反应动力学的研究[J]．高校化学工程

（1）传统的反应动力学形式不再适用于超临学报，2001；15（1）：66-70.

界流体，因此需要建立新型的动力学方程。 [5] 林春绵，章渊昶，周红艺，等．超临界水中萘

（2）对超临界反应过程的计算模拟，分子设酚氧化分解的研究[J]．化学反应工程与工艺，计仍是研究的薄弱环节。 2000；16（1）：77-81

（3）相行为对超临界反应的影响不够清晰。 [6] 林春绵，袁细宁，沈雁，等．ε-酸在超临界水中

（4）完全适用于超临界反应的反应器尚不成的氧化降解[J]．高校化学工程学报，2000；14熟，其技术关键以及各方面的影响因素尚不明确。