含油污水气浮除油技术进展

齐玉成等[11]采用聚结气浮装置处理油田采出水，在入口流量为0.3m3/h，板间距为0.9cm，溶气压力为0.4MPa时，对平均含油87.2mg/L的含油污水，出水含油可降低到7.0mg/L，平均除油率达到92%[11]。崔月岭等[12]采用聚结溶气气浮装置处理某油田含聚污水，进水含油在1980mg/L~3720mg/L之间，出水含油量能够稳定小于5mg/L，达到油田注水的水质要求。

针对渤海油田D平台初始含油460mg/L的生产水，方健[13]自行设计模拟聚结气浮除油装置，采用特有的聚结材料，经过三级气浮聚结除油，出口含油达到10mg/L以下，去除率高达97%以上。田忠进[14]将高梯度聚结除油与气浮除油结合，处理某油田含油大于1300mg/L的含聚污水，除油效果达到80%以上。

聚结气浮在浅池理论基础上，采用聚结板材有效的增大了油水的接触面积，使内部水流呈现变水流、变间距状态，又因板材具有一面亲油疏水、一面亲水的特性，碰撞聚结与润湿聚结同时存在，油滴在聚结板表面润湿、碰撞、聚结和脱落的连续更替过程使油水两相逐渐分离;装置底部通入含微细气泡的水体，分散气泡与油滴颗粒黏附，带动油滴与其他悬浮颗粒上浮。该组合工艺不仅减短了油滴上浮时间，同时强化了油滴的聚结效果，实现了油水高效分离。

2.2气浮-磁分离磁分离技术是一种以磁性颗粒为载体的新型除油技术。气浮-磁分离技术是两种除油工艺结合形成的组合工艺(流程如图2所示)，其中气浮单元作为预处理手段首先去除部分分散油和乳化油，再通过磁分离单元进行一步深度处理。

付法栋等[15]对某油田开展气浮磁分离除油试验，对进水含油平均为166mg/L的污水，污油去除率为98.5%;对进水含油平均为557mg/L的污水，污油去除率高达99.3%。许浩伟等[16]采用“高效溶气气浮+磁分离”组合工艺对某污水站的高含量聚合物油田污水进行小试和现场试验，结果表明，处理后的水质能够达到油田回注标准，油和悬浮物的质量浓度均在5mg/L以下。杨瑞洪等[17]进行了气浮-磁分离技术的除油工艺研究，结果表明，当絮凝剂选用聚合氯化铝(PAC)且浓度为25mg/L，磁种Fe3O4投加量为100mg/L，磁场强度为40mT的条件下，对进水含油29.5mg/L的污水，处理后的出水含油为4.7mg/L，除油率平均可达到83.8%。

该工艺作为含油污水的一级处理工艺，可以将含油降低到5mg/L以下，除油率80%以上。单独的磁分离技术处理含油污水，操作简单、费用低，但除油效果较差，气浮-磁分离工艺具备高效、节能、占地小、磁种可回收利用等优点，但是磁分离形成的含油污泥处理以及磁种回收利用率是该工艺进一步探究的方向。

2.3旋流气浮旋流-气浮工艺是一种将低强度旋流离心与气浮分离结合的工艺。最早推出且具有代表性的为挪威公司的紧凑型气浮装置(CFU)装置，含油污水切向进入罐体，通过螺旋导片形成低强度旋流，含油污水通过压力变化释放气泡或以注气的形式在旋流过程中发生气浮，油滴和气泡等较轻组分向内筒外壁运移，进入内筒内部的黏附体不断浮升，最后在罐内上部水面形成连续的油和气泡浮渣层，通过顶部接管排出罐外。净化后的水经过罐底部的水平圆板缓流后自出水口排出，泥砂和其他较重的固体颗粒由油泥出口定期排出。CFU能够适用于不同含油量(50~2500mg/L)的污水处理，对不同含油污水分别采用单级或两级串联可将油质量浓度控制在20mg/L以下，最低可降至6mg/L[18]。

基于对国外多种CFU工艺的设计、运行及优化，国内许多专家学者也开展了旋流~气浮除油工艺的研究。陈家庆等[19]吸收国外多家CFU技术内涵并结合主体工艺尺寸解析计算和计算流体动力学(CFD)等理论体系，开发了BIPTCFU-I、II、III代产品(如图3所示)，对该装置进行连续稳定运行测试，结果表明，在不加任何处理药剂的情况下，当污水含油为62.5~92.5mg/L时，出水含油为10~17mg/L，除油效率可达80.8%~85.5%，且与CrudeSep®进口设备相比，BIPTCFU装置展现出了较高的除油效率和工作稳定性。魏丛达等[20]采用自主研制的新型高效旋流气浮污水处理技术和装置，处理含油量平均值在60mg/L以上的含油污水后，污水中的含油量降至10mg/L以下，达到了较理想的效果。

不同的旋流方式是影响旋流气浮处理含油废水效率的一个重要因素。罗小明等[21]采用低强度旋流气浮处理含油污水，研究气浮筒在顺流或逆流时最优浮选区间，发现当入口旋流强度为17g(顺流)或13g(逆流)时，浮选效果最佳，当含油量为500mg/L，回流比为20%~50%(顺流)或30%~35%(逆流)时，除油效率不低于75%。

单独的旋流工艺处理含油污水，抗冲击能力较差，尤其是油滴直径较小时，处理效果难以达到要求。气浮旋流工艺借助低强度旋流离心力场促进微纳米气泡与待去除污染物颗粒的碰撞粘附，强化了常规气浮分离过程，具有水力停留时间短、占地面积小、处理效率高和操作要求低等特点。

传统气浮分离技术，停留时间基本上在15~30min之间，但除油效果好;新型组合气浮工艺融合了气浮除油工艺与其他技术的优势，能够实现短时间高效除油，并且结构紧凑，相对成本降低，能够满足工业中对用水、排水的需求，常用的新型组合工艺优势与不足如表2。针对不同来源的含油污水以及不同用途的排出水，也涌现出其他的一些新型气浮组合工艺，如电凝聚气浮[22]、气浮-精细过滤[23]、混凝-絮凝-气浮-膜过滤[24]等。

3结语

含油污水除油效果好坏，直接影响后续的生化处理效果，因此，鉴于当前污水气浮除油过程存在的问题，应进一步开展开发高效低耗的微纳米气泡发生装置，提高微纳米气泡质量，实现气泡的均匀分散;提高气浮装置自动化和精细化水平，实现气浮装置参数自动调控，避免来水波动影响;加强集成技术和组合工艺研究，提高污水除油除浊深度。

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