1 技術(shù)原理

高效旋流氣浮一體化處理技術(shù)主要以弱離心力旋流和微細(xì)氣泡氣浮兩個(gè)單元技術(shù)為基礎(chǔ)。高效旋流氣浮一體化設(shè)備采用立式壓力容器結(jié)構(gòu)，采出水經(jīng)過(guò)氣液混合泵加壓溶氣后，切向進(jìn)入由設(shè)備外壁和中心內(nèi)筒構(gòu)成的環(huán)形間隙內(nèi)，在螺旋導(dǎo)片的作用下產(chǎn)生一定強(qiáng)度的旋流；同時(shí)溶于采出水中的氣體以微氣泡形式釋放，完成初次氣浮旋流處理過(guò)程。底部出水部分回流，經(jīng)另一臺(tái)氣液混合泵加壓溶氣后，由位于容器下部的均勻布水器釋放大量微細(xì)氣泡，初步凈化后的污水自上而下流動(dòng)完成二次氣浮過(guò)程。油從頂部排油口排出，氣體則通過(guò)循環(huán)管路回用或由放空閥排出。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

確定影響高效旋流氣浮一體化設(shè)備分離性能的因素主要有以下6 個(gè)：入水注氣比、回流水注氣比、回流比、分流比、含油量、處理量，根據(jù)以上變量列出相對(duì)應(yīng)的因素水平表，并按所設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)表進(jìn)行25 組試驗(yàn)（以除油效率作為輸出量）。

由試驗(yàn)可知，影響因素由主到次排列順序依次為：處理量、回流注氣比、含油量、入水注氣比、分流比、回流比。

2.2 單一變量對(duì)設(shè)備分離性能影響的試驗(yàn)

（1）處理量對(duì)設(shè)備分離性能的影響。在上述最優(yōu)操作參數(shù)下向設(shè)備內(nèi)通入配制含油污水 ，并改變處理量，測(cè)其吸光度值并記錄。由試驗(yàn)結(jié)果可知，最佳操作參數(shù)中處理量選擇為4 m3/h。

（2）回流注氣比對(duì)設(shè)備分離性能的影響。由回流注氣比與除油效率的關(guān)系曲線可看出，當(dāng)回流注氣比從0.05 增大到0.1 時(shí)，除油效率較為穩(wěn)定，但當(dāng)回流注氣比從0.1 繼續(xù)增大到0.15 時(shí)，除油效率急劇下降。確定回流注氣比為0.1。

（3）含油量對(duì)設(shè)備分離性能的影響。由含油量與除油效率的關(guān)系曲線可看出，在一定范圍內(nèi)，隨著含油量的增大除油效率先增大，然后保持相對(duì)穩(wěn)定，最佳操作參數(shù)中含油量選擇為500 mg/L。

（4）入水注氣比對(duì)設(shè)備分離性能的影響。由入水注氣比與除油效率的關(guān)系曲線可看出，并非單向增大入水注氣就能提高除油效率，相反，在一定范圍內(nèi)，處理效率先隨著入水注氣比的增大而減小，隨后保持相對(duì)穩(wěn)定。

（5）分流比對(duì)分離性能的影響。由分流比與除油效率的關(guān)系曲線可看出，改變分流比，除油效率未見明顯波動(dòng)。確定最佳操作參數(shù)中分流比為0.08。

（6）回流比對(duì)CFU 分離性能的影響。由回流比對(duì)除油效率的影響曲線可看出，在一定范圍內(nèi)，隨著回流比的增大，除油效率首先逐漸增大，然后逐漸減小。在本試驗(yàn)條件下，回流比為0.2 時(shí)除油效率達(dá)到最大值（27%左右）。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)概況

樣機(jī)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用地點(diǎn)在中原油田采油五廠胡二污水站。

采出水來(lái)源及回注均為胡狀油田，儲(chǔ)層巖性為砂巖，孔隙度15%～24%，油層空氣滲透率24×10-3～950×10-3 μm2 ，孔喉平均半徑為3.83 μm ，原油地下黏度1.55～4.0 mPa·s，原油相對(duì)密度0.82～0.95 g/cm3左右。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)流程

將高效旋流氣浮污水處理設(shè)備安裝在來(lái)水管線上，從來(lái)水閥組安裝試驗(yàn)旁通，來(lái)水水質(zhì)為原水水質(zhì)，未投加處理藥劑。試驗(yàn)氣源為氮?dú)�，氮�(dú)獠捎玫獨(dú)馄抗┙o。試驗(yàn)工藝流程見圖1。

 3.3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案及主要成果

3.3.1試驗(yàn)方案

（1）正交試驗(yàn)。用正交試驗(yàn)的方法在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中選取一系列合理的變量，通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的分析選取最優(yōu)參數(shù)�，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)正交因素見表1、表2。

表1 現(xiàn)場(chǎng)正交試驗(yàn)因素

 表2 現(xiàn)場(chǎng)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)

 （2）單一變量對(duì)除油性能的影響試驗(yàn)。單一變量的具體變化情況見表3。

表3 單一變量變化水平

 3.3.2主要成果

（1）正交試驗(yàn)篩選最優(yōu)參數(shù)。在未添加任何水處理藥劑的情況下對(duì)采出水進(jìn)行處理，對(duì)每組數(shù)據(jù)取三次樣后取平均值，結(jié)果見圖2。正交試驗(yàn)的結(jié)果表明，在分流比為0.05、回流比為0.2、氣泡發(fā)生器注氣壓差為0.05 MPa、回流注氣比為0.05 的條件下除油效率最高。

 圖2 正交試驗(yàn)除油效果

（2）加藥對(duì)除油效率的影響試驗(yàn)。在最優(yōu)參數(shù)下，通過(guò)添加不同濃度的聚合氯化鋁（PAC）后除油效率得到了明顯提升。除油效率最高可達(dá)93.8%，從除油效果及經(jīng)濟(jì)用量的角度考慮，加藥濃度為20 mg/L 左右較為適宜。

3.4 試驗(yàn)結(jié)論

（1）設(shè)備除油效率及精度。除油效率≥90%，出水含油量≤15 mg/L，根據(jù)進(jìn)、出水水質(zhì)分析報(bào)告，設(shè)備可有效去除分散油和部分乳化油。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）設(shè)備占地面積比較。設(shè)備體積不到常規(guī)設(shè)備的1/2，有效停留時(shí)間不到常規(guī)氣浮設(shè)備的1/10，離心力不到常規(guī)旋流分離裝置1/10，減小占地面積50%以上。

（3）運(yùn)行費(fèi)用比較。采用二次氣浮，并循環(huán)利用產(chǎn)生氣泡，可不投加或少投加化學(xué)藥劑，減少污泥產(chǎn)出50%以上，運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約30%以上。

4 結(jié)語(yǔ)

高效旋流一體化污水處理技術(shù)為國(guó)內(nèi)新興的氣浮—弱離心力旋流單元組合技術(shù)，具有較高的處理效率和精度。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試可知，該技術(shù)可有效去除分散油和部分乳化油，對(duì)精細(xì)過(guò)濾器進(jìn)口含油量能起到較為有效的限制作用。設(shè)備集成化程度高，占地面積小，是一種新型高效采出水處理技術(shù)，對(duì)凈化水質(zhì)升級(jí)達(dá)標(biāo)具有重要價(jià)值。