气浮法处理含油废水的研究

摘 要

自从我国进入一个新的经济社会发展阶段以来，各个产业所必需的能源和资源数量逐年增加，直接地导致石油生产总量的增加，含油废水的产生也是必然的。基于此，文章首先介绍了气浮法的基本工作原理及其应用类型，紧接着对流体进行了分析并提出当前我国污水处理中经常使用的气浮技术、溶气效率测定方法和影响因素，以及各种因素对除油率的影响规律。。

　关键词：含油废水 加压气浮 溶气

第一章 含油废水处理的发展现状

　1.1 研究背景及目的意义

水污染是一个极其复杂的问题；污染类型多，污染程度也不同，这就使得水处理成为了一项非常复杂的工程。含油污水是常见的，如果不能及时处理，会给人类社会带来严重的环境污染，其中的致癌物质会随着排放的水污染周围的动植物，影响人体健康。

含油污水主要含义是说它是一种含油和化学成分繁多、来源不同的已经废弃的用水。在石油、钢铁、机械制造、食品加工等生产过程中，水与油直接进行相互接触便会产生含油废水。其主要成分包括：轻烃、重烃、燃料油、焦油、润滑油、脂肪油、蜡油、皂类等[1]。

排出的污水也很有害。漂浮油容易在水面上分散形成油膜，使得水面上的氧失去了溶解氧，造成水中有臭气味，造成各种动植物死亡。油及其被有机分解的化学产物中也有可能会含有许多种用于化学物质，或者来说是天然有毒的有机物质，如苯并葱及其他多种杂环有机芳烃。这些污染物以及一些有毒的有机化学物质通常会被地下水系统中的生存生物吸收富集，这对在水中生存的生物有一定影响。油膜是油脂浮在水表面的一种形式。在各种自然因素的作用下，其部分成分和分解产物在大气中挥发，其中产生的有危害的物质污染了这些水体的上部表层和周围的整个自然界和大气环境；由于海上常年会有船舶快速行驶，海水流速变化快，海上暴风雨等因素，它们会将污水带到干净的水域，造成更多污染，威胁附近居民的饮用水源[2]。

含油量高的污水对自然环境有很大的危害，它对人类自然环境和社会的生态系统产生了很大的破坏。因此，当一层悬浮油在水面上迅速分离和扩散并在水体表层上形成油膜时，油层将水体和空气分开，水体的氧源将中断，溶解油和乳化油都需要通过氧气才能被溶解。在溶解的过程中，水和二氧化碳浓度增加，pH值随CO2浓度的升高而降低，水开始呈现出缺氧状态。水如果处于一个pH值过低的状态，在一般情况下，鱼类将无法继续生活。大量油气废水若被人直接空气排放输送到固体土壤，由于其空气过滤和土壤吸附的重要作用，会在固体土壤深层表面直接形成一层层的石油空气薄膜，阻止大量的石油空气直接排出进入固体土壤，严重地还会阻碍了土壤微生物的正常繁殖和生长发育，也会严重破坏土壤的团聚体和结构。向市区地下管线排放废油，可能影响外排设备和污水处理工程的正常运行[2]。

目前，随着当代我国国民经济社会政治文化经济生活的进一步健康发展，人们的生活工作和日常生活品质水平也在不断要求得到重大改善，人们愈加重视其日常生活起居环境的安全与人们日常生活，因此对于室内含油烟等废水的清洁处理也已经得到了越来愈多的社会重视[3]。

含油废水处理的质量直接关系到我国的自然环境状况。同时，含油污水处理也是保护油田及其周边环境的重要措施。含油废水的处理方法有很多种，其中浮选法具有高效分离的功能，可以完成含油废水的沉淀和澄清，也可以进行含油废水的处理。废油处理空调技术的研究对我国经济和生态发展具有重要意义。

　1.2 含油废水处理的技术

废水处理中的活性油主要成分是以无水悬浮活性油、分散活性油、乳化油及无水溶解活性油等二十多种形式自然出现[4]。含油废水也很常见，会对整个人类和自然界都造成严重的环境损害，含油废水在地球上对于水圈、生物环境、大气等都造成了巨大的损害性破坏和毁灭性的破坏，对于人类健康和其生存环境也造成了严重影响，含油废水处理问题是一个亟待解决的问题，随着科学技术的发展，废油的处理方法越来越多，如以下几种：

　1.2.1 气浮法

气浮是将水中所有悬浮物通过气泡固定在一起，然后利用气泡的浮力将其提升到水面的一种含油污水处理技术。气浮可以被用来在空气中分离出固体和液态、物质和液体及其溶质的离子。高效性是气浮的重要优势之一，所以气浮技术被认为是目前应用最广泛的工业废水处理技术，按照其产生气泡的途径和方式不同，气浮可以细分为鼓气气浮、加压浮选和电解浮选[5]。

　1.2.2 絮凝法

絮凝处理法的工作原理就是在工业废水中直接加入具有一定量的等比例的中性絮凝剂，这种量的絮凝剂一般可以对附在胶体中的颗粒部分产生具有静电性的中和、吸附以及高压架桥等化学作用，使得附在胶体中的颗粒不稳定，引起絮凝沉淀，消除废物中的悬浮物和可溶性污染物。

常见的无机絮凝剂主要有铝盐、铁盐。无机絮凝剂的处理速度很快，但无机絮凝剂的实际使用率很大，产生了许多的污泥废弃物，而且有机高分子混凝法的应用也很迅速。Claes研究结果表明，以阴离子为表面活性剂(如十二烷基磺酸钠)作为固体稳定剂的大豆油/水乳液，经阳离子聚合物絮凝剂聚丙烯酰胺和聚乙烯亚胺絮凝后，去除率达到99.5%以上，凝聚的污泥颗粒大且密实[6]。

1.2.3 粗粒化法

粗粒化法是将大量含油污水充入水中，浓缩成小颗粒，达到油水分离的目的。粗晶材料是这项技术的关键，而材料性能的关键则是它表面的憎水性和亲脂性，经常会用到的亲脂性材料有蜡球、聚氨酯泡沫等。除此之外，部分亲水性材料也能获达到较好的除油效果。

粗粒化法工艺装置的优点是小体积、高效率、组成结构简单、不用加入任何化学试剂、不会有二次污染、成本少；缺点是有表活剂存在于水中时，填料容易堵塞，出水含油量高，影响处理效果，往往需要进一步处理[7]。

　1.2.4 吸附法

吸附法是处理含油废水的一种技术。在近几年中，吸附技术使用的越发成熟，含油废水处理过程当中，吸附发挥了非常重要的作用。将吸附剂大致划分为三种：碳吸附剂，无机化学吸附剂以及有机化学吸附剂。吸附剂种类繁多，在这之中，活性炭的应用很广泛，处理效果明显，但由于活性炭是一种资源物种，其含量有限；其次，活性炭在含油废水处理中的应用会增加成本负担，因此吸附法在实际应用中会遇到很多困难。

1.2.5 生化法

生化法是一种利用微生物去除有机物的方法，包括活性污泥法、生物膜法以及氧化塘法。

生化法以其独特的优点在国内外得到了广泛的应用，但生化法也存在着水质变化大、冲击负荷小等缺点，这一缺陷在国内学者的相关研究中也可以看出，因此，在未来生化技术的发展中，如何保持原有的优势，进一步提高废油生化处理效率，减少废油生化处理带来的问题，将重点研究。

1.3 本文研究内容

本研究以气浮选法处理含油污水为主要研究对象。研究和探讨含油污水的水处理工艺。对溶气释放器进行了选择，对各种因素对溶气效率和去除油率的影响做了分析。

　1.3.1 释放器的选择

通过对两台不同释放器溶解气体效率的测定，并结合实际工作中的情况，对释放器进行选择。

　1.3.2 溶气效率的测定

为了使溶气罐内的液位在提前预定好的压力下达到平衡，就要改变溶解气体的压力，即水中的溶解气体达到饱和，将不同压力下溶解气体的效率测量出来。

1.溶气压力

通过观察分析溶气压力的变化，得出溶气效率的变化规律。

2.气液比

随着气液比的增加，在水中的溶解的气体量和微气泡的释放量随气液比的增大而增多。

3.溶气时间

通过对不同气体溶解时间下的气体溶解效率值的分析对比，得到最好的溶气压力和最佳的溶解气体的时间。

　　1.3.3 除油率的测定

本实验首次系统地分析了影响除油效率的诸多因素，包括：溶解气体压力、溶气量和气油比、混凝剂、矿化度、pH值等。

1.溶气压力：观察分析得到气浮效率与溶气压力间的联系。

2.溶气量和气油比：经过实验，确定适合的溶气量及气油比，使得到的浮选效果最好。

3.混凝剂：从大量的实验中确定聚合铝的投加用量，用来提高除油效果。

4.矿化度：因气体在水中的溶解程度与水中含盐量为正反比的关系，所以使溶气量变小，油的去除效率也会随之大幅降低。而且除油效率之所以得到显著改善，其原因主要还是由于空气气泡尺寸大小变得更小。在采用气浮选技术处理含油废水的过程中，盐度不宜过高，应控制盐度。

5.pH值：确定最佳的pH值使用范围。

第二章 气浮除油系统

　2.1 气浮除油系统的原理

　　2.1.1 气浮法概述

气浮分离技术也称为气泡吸附分离[8]。气浮分离技术主要目的就是将大量高度分散的小型微气泡直接引入到需要进行处理的水中，作为载体将其附着于待去除的颗粒(油珠)上，形成一个比水密度低的浮体，漂浮于水面上，完成水中固体与固体、固态与液态、液态和液体之间的分离[9]，这主要是因为气泡主要是由非极性的分子构造而成，这些分子通常可以和疏水性石油相互结合，并通过油滴浮升。浮速可以提高近一千倍，油水分离的效率更高。

　2.1.2 原理

气浮法的原理为水中油珠和悬浮颗粒的上升斯托克斯定律[10]：

　　（2-1）

式中：

u—悬浮颗粒物（或油珠）的浮升速度(cm/s)； g—重力加速度(cm/s2)；

d—固体颗粒（或油珠）的有效直径(cm)； ρw—水的密度(g/cm3)； ρ0—悬浮颗粒（或油珠）的密度(g/cm3)； μ—水的粘滞系数(Pa·s)。

在上述计算公式2-1中，重力加速度g不变，水的运动粘滞张力系数g也可以转换作为一个常数，水的直径密度可以保持恒定不变，油珠和其它悬浮固体颗粒的重力升降运动速度和直径密度与溶于水的水中油珠和其他其它悬浮固体颗粒之间的运动直径均和密度关系成正比，与油和水的直径密度差和油珠或者其它悬浮固体颗粒之间的直径密度相对关系数也成正比[11]。

2.2 实现气浮分离的条件

在气体浮选的过程中，微细的小型气泡将直接附着到悬浮在水中的油滴或固态颗粒物上，“气泡-颗粒”复合体就形成了，其总密度低于水的密度。与微细小型气泡一同浮到在水体表面。为了能都更好地进行气浮分离工艺，必须在同一时间内满足三个基本条件；

1.水中一定有足量的微细小型气泡；

2.准备要分离的颗粒物质要形成不溶性的固体悬浮物亦或是液体悬浮物，

3.微小气泡必须附着油滴或悬浮颗粒[12]。

　2.3 气浮法的分类

　　2.3.1 电解气浮法

电解气浮选法是在污水处理过程中导入正负电极的物理原理，即劳动者将正负电极放入油污水，接通电源，利用电子“同性相斥、异性相吸”的物理原理，产生电解反应。在这个过程中产生的气体有一定的吸附作用，最后这些物质可以一起形成含油残渣，浮在污水表面。在一系列的反应结束之后，工作人员用刮渣工具，就能去除污水中大部分的废弃物，最终保证清洁的能力和效果[13]。

　　2.3.2 诱导气浮法

需要借助工具和设备进行废水处理的工艺方法称为诱导气浮选法。仪器被放入水中后，打开电源，利用仪器振动和搅动的方式，可以把较大的气泡分成许多小气泡。当气泡再次聚集时，将引导污渍的附着，从而提高含油废水的处理效率。因此，这种方法又称为布气气浮选法，因为其操作方法简单，所以得到了广泛的应用。

　2.3.3 溶气气浮法

溶气浮选有真空溶气浮选和压力溶气浮选两种。前者是指工人通过真空操作方法，含油废水在负压作用下，废水中的气泡被分解成一系列的微气泡，然后根据上述浮气的原理使油被分离出来。压力溶气浮选是以含油废水的一些特性为基础，根再通过气泡的压力和溶解度特性，提高含油废水的压力，最终达到气泡微细化的目的。

　2.3.4 生物气浮法

将生物、化学理论知识与气浮结合起来进行污水处理的方法，我们称之为生物气浮法，首先用颗粒分析仪和光谱仪对废水中的主要成分进行分析，随后计算污水的浓度。最后，根据相关化学反应原理，对会污染环境的离子进行化学反应，使其沉淀，降低浓度，利用反应中产生的小气泡粘附其他杂质，来提高含油废水处理的效率[14]。

2.4 气浮法的特点

虽然浮选技术存在着工艺复杂、操作要求高等缺点，但其独特的优势仍然使其得到了广泛的应用。

1.由于液体悬浮池的外观和表面载荷，有可能会超过12m³/m²·h，因此，液固分离的时间一般应小于30min，混凝反应要求低，故它还可以大大减少占地，它还是一个节省了基础工程建设的投资。

2.预曝空气是污泥悬浮池所必须具备的一种功能，在出水和悬浮渣中可以含有少量氧气，这对于废水被回收后的后期处理或者后续回用是有好处的，污泥不易分解。

3.对藻类浊度低，不容被易沉淀分离的污水，气浮选法处理效果好，出水水质好。

4.污泥含水率低，一般小于97%，且粒径小，对后续污泥处理有所帮助。

5.有用的物质可以回收利用。

6.气浮选法的化学药剂用量低于沉淀法[15]。

　2.5 不同气浮工艺的特点比较

如表2-1所示，表中是四种不同气浮工艺的特点[16]。

表2-1 不同气浮工艺特点比较

2.6 气浮法的应用前景

1.在废水处理工艺中应用气浮技术，可以提高废水处理效果，达到回注水的要求。

2.采用气浮技术代替自然除油，高ft去油和混凝除油可大大简化废水处理工艺，降低废水处理成本，气浮处理小颗粒、含油量高，乳化严重的含油废水具有明显优势[17]。

第三章 加压溶气气浮除油系统

　3.1 原理

在高温和压力的作用下，空气或者是氮气直接溶解于废水中，达到一种饱和的状态，然后迅速下降，达到正常压力。此时，迅速溶解在水中的气体变得过饱和，作为小气泡释放并与水分离。乳化油和其他悬浮物的颗粒先是附着在一个气泡上，然后再次浮升，在一个水面上逐渐形成一层泡沫，然后被自动刮渣机刮掉，净化油田采出水 [20]。

3.2 工艺流程

废水首先在气浮池中进入反应槽，在反应槽中需要加入多种反应剂，再进入废水接触区。已经通过溶气罐进行了加压和气水混合后的溶气水也在同一时间在此处释放出来，形成大量小气泡与污水接触后直接进入分离区。通过这些气泡，废水中的悬浮颗粒被直接送到气浮池表面进行泥水的分离，清水从底部的管道和集水装置排出，泥渣从刮渣机中排出，送至污泥罐[18]。根据加压工艺不同，加压方式溶气的浮选加压方法大致可以分别细分为完整的流程系统加压方式溶气气浮、部分流程加压方式溶气气浮和部分的回流流程加压方式溶气气浮。

　3.2.1 全流程溶气气浮法

所有废水从泵的标准大气压力下降到3-4大气压，在这个压力罐内部应注入了一定数量的压缩空气，然后再将剩余的水气加热混入罐内，继续经加压至少一段时间，使得气水能够混合和被溶解，然后从升降压阀中排出，在标准大气压下即可进入废水悬浮池，待处理废水中含油量和其他悬浮固体含量都比较高时，通常使用此过程。

　　图3-1 全流程溶气气浮流程示意图

由于浮选系统受到功率消耗(大型压力装置和气罐)的限制，溶液压力因此不能升得过高，不能使气泡均匀、并且饱和度偏低等，因释放器废水中化学物质含量相对较高，释放器的废水排出口经常被堵塞，废水通过射流和释放器时就会受到抑制或者阻塞，导致整个系统运行不正常。如果气浮前我们需要对其进行一次混凝后的处理，已经产生的这些物质所形成的絮体可能会随着压缩、溶解这些物质而被毁坏或者破碎。因此，其应用范围有限。流程示意图如图3-1所示。

　3.2.2 部分溶气气浮法

在这个过程中，只有部分的废水经过加压和溶气处理，然后放入气浮池，与没有经过加压处理的废水进行混合，利用气泡产生的污染物将废水中所有的污染物从空气中分离出来，加压溶解气体的用水量一般仅占总水量的30%-50%。形成的气泡更加分散、均匀[19]。流程示意图如图3-2所示。

图3-2 部分溶气气浮流程示意图

　3.2.3 部分回流溶气气浮法

与全流程加压式溶气相似，但比全流程加压式更适合处理含油量偏低的污水，还能节省能量消耗约50%，污水系统不压制压力、不阻碍污水流动，设备运行平稳；溶气释放器的堵塞情况之所以被清除，是因为释放器内部是清水；部分回流加压溶气法也同样能很好地利用混凝剂进行除油，用量大约可以降低20%-30%，絮体也不会受到破坏。当废水中需要经过乳化油处理的废物含量较高时，可考虑采用此种工艺，如图3-3所示。用于工艺中加压和回流的水量在该工艺流程中仅仅是工业处理水量的30%-40%，可有效地降低水力功耗，充分利用水中微小气泡，与此同时，控制更加灵活，操作条件可根据水质进行调整。一般认为，该工艺的处理效果比较好，絮体也不会碎裂，水质也比较好，加压水泵和溶气罐的最大容量和能耗相对较小，但气浮罐容积增大。目前，这种方法在我国得到了广泛的应用[20]。

　　图3-3 部分回流溶气气浮流程示意图

3.3 设备结构与特点

加压溶气气浮法的工艺装置主要是由压力溶气系统、空气释放装置、气浮池三个大部分共同组合而成的。

　3.3.1 压力溶气系统

压力溶气系统包括有压力水泵、压力容器罐等装置，通过使用压力水泵用一定量的压力将自来水和空气输入到压力容器罐，使自来水和空气互相充分地接触碰撞。溶气罐可以分为许多种，其中填料溶气罐效率最好，较无填料溶气罐效率高约30%。建议选择采用能源消耗低、溶气效率好的空气压缩机喷淋填料罐[21]。

　3.3.2 空气释放系统

空气释放系统由空气释放器(或多孔管、降压阀)和溶解气体管组成，溶解气体释放装置的主要作用之一就是通过消散溶气水的化学能量和降低溶气水的压力，使得被溶解的气体以一个小气泡的形态进行释放，并迅速、均匀地将其黏附在水中的杂质上[22]。

3.3.3 气浮池

在气浮池，水中的微气泡和悬浮颗粒充分混合、接触和粘附，将带气颗粒与水分离开来。气浮池可以用许多种形式进行配置，通过水质的部分特征、处理要求和待处理污水的不同状况，已经建立出许多了各种不同配置形式的气浮池，其中最常见的是平流和垂直流。

　3.4 加压溶气气浮法的特点

1.在压力条件下，气体溶解度高，气泡细而多，浮速慢而稳定；

2.水质变化对浮选效果没有太大影响，处理量大。

3.装置占地面积小，结构紧凑，操作维护方便[23]。

因此，加压溶气工艺已被广泛运用，且机组数量较多，能适应大、中、小不同污水处理量的处理，由于这个原因，研究人员对其基本工作原理和技术特性的研究更加深入和系统了。但是在当前，这项技术还不够完备。比如，释放器的释放口容易被堵塞等问题。现在已有的溶解气体释放装置已经设计了很多防阻塞措施，但仍然不够理想，时不时会出现堵塞。

　3.5 混凝剂

近年来，混凝法被广泛应用于去除油，混凝的办法是将混凝物质放入废弃油水中，通过混凝物质的架桥特性将油滴聚集起来，形成一个聚合体，最为工作人员常用无机混凝剂是铝盐和铁盐。

一般而言，它们之间应该是能够互相吸引从而形成大量的油滴，并且可以利用它们之间的密度差自动地漂浮在液体的表面，但由于油滴和水的极性部分是由两个相邻的亲和力分子共同组成的，它的非极性端直接吸附在水中，极性部分会延伸入水中，继续产生电离，使得油滴的表面被一层反电荷所包围，油滴对于气泡表面的吸附也会受到影响，为此，在气浮选前进行第一次稳定破乳。向废水中添加混凝剂一般是有效的。

第四章 溶气效率与影响因素

在进一步了解了一些含油废水的现状、背景，气浮工艺技术处理含油废水的一些基本原理、特点和其分类，以及一些工艺流程后，本章通过系统的实验及所得实验数据，来具体分析气浮工艺技术处理含油废水的溶气效率及影响因素。

　4.1 工艺流程

按照预先设计的用量配制水样，并将污水池用作隔油池。准备好的水样本静置约30分钟，以除去未乳化的油滴。把压缩空气加到油箱里。当水箱压力达到2-3kg/cm2时，启动水泵(在废水中加入适量凝结剂) ，将水注入溶气罐，溶解空气，当溶气罐内液位达到1/3高度时，把释放口的阀门打开，同时加入溶气水和油污水到气浮池中进行气浮作业，让溶气压力始终能够保持在设定值。当池中的水位到达出渣口时，渣即可排出。用紫外线光谱仪测定处理过后的水样。工艺流程如图4-1所示。

图4-1 污水加压流程图

4.2 实验设备

配水水箱：800×500×700mm溶气罐：Φ100×1700mm

空气压缩机：UB-0240型，排气量：60L/min，功率：0.5KW释放器：TS-78型

气浮池：Ф600

气浮区高度：550mm接触区高度：400mm

空气流量计：量程：0-60mL/min转子流量计：LZB-15

紫外线高分子激光仪的光度测量计：751型，波长测量范围：200-1000nm

　4.3 溶气效率

溶气效果是控制加压溶气装置质量的重要技术指标。直接地反映了该装置的水溶解空气的能力，和系统中回流比的高低密切相关，直接影响污水处理系统最后的处理成本。故此，提高溶气效率已经成为一些技术性的科研单位和环境保护设备制造厂家的使用目标，正确地计算了溶气效率对于设备的研制、开发及其生产具有非常重要的现实意义。

　4.3.1 概念

1.溶气效率的计算

现在，将实际放出的气体体积和其理论中溶气质量的相对比值确定为溶气效率：

　　（4-1）

式中：

η—溶气效率（%）； VG—实际释气量，实际测得的单位体积加压溶气水释放出的气体体积（mL/L）；

VT—理论溶气量，单位体积饱和加压溶气水的溶气量与常压下饱和溶气量的差，再将其换算为释放气体时的气压和温度下的体积（mL/L）[24]。理论溶气量一般可以看成单位体积的加压溶气水在标准大气压力下释放气体的最大体积。

2.理论溶气量的计算方法

理论溶气量的计算公式如下：

　　（4-2）

Kt—空气溶入水中的亨利系数，随着水的温度而变化关系如下表4-1； p—罐内气体的相对压强，为表压(MPa)[25]。

表4-1 各种水温条件下的亨利系数

当前国内外文献对溶解气体的体积没有统一的计算公式，但它也是从亨利定律推导出来的，这些计算考虑了空气是混合气体的事实，使用了亨利定律中混合空气的概念。根据表4-1的数据，由等差法：

　　（4-3）

计算21℃至25℃不同水温下的Kt值，见表4-2。表4-2 水温在21℃至25℃的Kt值

3.气液比

气液比A/L，即平衡状态下的气液，每升液体能溶解的最大气体量。计算式如下：

　　（4-4）

Q1—空气流量（mL/min）； Q2—溶气水量（mL/s）。

因为实验条件的有限，在减压条件下已经溶在水中的空气可以完全释放并漂浮。换句话说，在计算溶解气体效率的公式中，气液比是实际释放的空气量。

4.3.2 实验数据

表4-3和表4-4分别显示了释放器1和2的数据。溶气压力、空气流量、气液比与除溶气效率之间的关系分别如图 4-1、图4-2和图4-3所示。溶气压力与气液比的关系如图4-4所示。溶气压力与空气总量的关系见图4-5[26]。

表4-3 释放器1的实验数据

表4-4 释放器2的实验数据

　　图4-1 溶气压力对溶气效率的影响 图4-2 空气流量对溶气效率的影响

　　图4-3 气液比对溶气效率的影响

　　图4-4 溶气压力对气液比的影响图4-5 溶气压力对空气总量的影响

　　4.3.3 数据分析

1.在这次气浮选实验里，起决定性作用的是溶解空气压力，由图4-1可以知，溶解气体的量随溶解气体压力的升高而增加，与此同时，溶解气体的效率也得到了提高。

2.在浮选处理含油污水过程里，对于处理效果，空气的流动量扮演了一个非常重要的角色。空气流量与溶解气体效率间的关联见图4-2.空气流量（接近理论值）增加时，溶解气体效率也在增大。由此得出，加大空气流量有助于去除油效率的提升。

3.可从图4-3看出气液比与溶解气体效率的关系，气液比逐渐变大时，水中溶解气体的量也增多了，溶解气体的效率数值因此升高。

4.溶解气体压力与气液比的关系如图4-4所示，由于液体比随着溶解气体压力的增加而增大，所以通过增加气体液体也比可以提高溶解气体的效率。

5.图4-5显示了溶解气体压力与空气总量之间的关联。当空气总量达到最大值时，溶解气体压力达到最大值时，可选择0.25Mpa作为与系统原来选择的最大压力相匹配的最佳溶解气体压力。

如图4-1、图4-2和图4-3所示，释放器1和释放器2测定溶解气体的效率没有显著差异，但当释放器1的压力达到 0.25MPa时，气体的溶解效率高于释放器2，释放器2需要比释放器1上增加一个单孔轴承，容易堵塞，因此选择释放器1。

　4.4 除油效率的影响因素

　　4.4.1 溶气压力对除油率的影响

溶解气体压力与除油率之间的关系如图4-6所示。溶解气体压力越高，除油率越高。这可以用一般浮速方程4-5来解释。

　　图4-6 溶气压力与除油率的关系

　　4.4.2 溶气量及气油比对除油率的影响

当溶解气体压力为0.3MPa时，溶气量、气油比与除油率的关系见表4-5。表4-5表明，溶解气体体积、气油比与除油率的之间为先增大后减小。当溶解气体为40.8mL/L，气油比为0.45时，除油率最高。

表4-5 溶气量、气油比对除油率的影响

4.4.3混凝剂投加量对除油率的影响

在pH=8.0，溶解气体压力为0.3MPa，溶解气体水流量为80L/h的条件下，聚合氯化铝用量对除油的影响如下图4- 7可见。

随着絮凝剂用量的增加，除油率先增加和减少。从图表中我们可以清楚地看出，当用量为50-70 mg/L时，除油率最高且稳定。水中的絮凝剂的添加可以通过压缩水中颗粒物质表面的双电子涂层来有效地增加颗粒通过相互碰撞而增加，然后相互附着来实现。带气泡浮升，从而彻底去除这些颗粒。同时，该混凝剂还可以具有桥联的作用，同时，该种混凝剂还具备桥联功能，可以促进颗粒之间的黏附更好、更迅速。该种混凝剂的水解反应产物可以和气泡或微絮体进行黏合和连接，形成一种相互紧密包裹、又有利于气浮的共聚物。随着混凝投加量的增加，混凝剂的水解产物逐渐增多，形成一种无定形氧化铝，在漂浮附着气泡的过程中能起到清洗作用，能有效地去除水中的悬浮物和颗粒。因此，在较大的使用量范围内，可以很好地减少水中的浑浊度。然而，当混凝剂使用量太高时，水中会残留较多的无定形氢氧化铝，令出水的浊度变大。

图4-7 投药量与除油率的关系 图4-8 矿化度与除油率的关系

　4.4.4 矿化度对除油率的影响

盐度与除油率之间的关系如图4-8所示。水中的一种盐性电解质会通过压缩油粒和水的界面之间形成的双电层厚度，使得油粒变薄失去了稳定性，因此，去油率大幅提高。当含盐量超过3%，则浮选效率变得稳定。这主要是由于气体在水中的溶解度与水中的含盐量成反比，从而减少了溶解气体的体积和油的去除效率。

　4.4.5 污水流量对除油率的影响

污水流量对除油效率有很大影响。处理量越大，空气的气浮时间越短，空气的气浮效率越低。因此，在排水不达标的情况下，减少废弃水流量可以作为一种有效的运行控制方法。

　4.4.6 pH值对除油率的影响

pH值与除油率的关系见表4-6。

当pH值在6-8范围内时，除油效果较好，当pH值在7-8的情况下，除油效果最好，当pH>8时，效果显著下降，因此，建议在6-8之间控制pH值[28]，最好是能够控制在7-8范围内。

表4-6 pH值与除油率的关系

4.4.7 水温对除油率的影响

当水温相对较高时，气泡和油颗粒之间的碰撞作用效率更高。在一定的温度下，加热锅炉是有利于大幅度地提高了除油效率，但是其实际效果不明显。

除上述几个因素外，气浮所使用的时间、污染物在表面得张力、原油品种、原料类型、进入水中的水质、气浮助剂、发泡剂等也可能对除油工作效率产生一定影响。

结 论

本文通过对气浮法处理含油废水的深入学习与研究，得到了以下几点结论：

（1）实验结果表明，在使用释放装置1情况下，当溶解空气压力为0.25MPa，空气流量为24.0mL/min时，溶气效率最高。

（2）结果表明，当溶解气体为40.8mL/L，气油比为0.45mL/mg时，油的去除效果最好。

（3）实验过程中，随着PAC投加量的增加，气流中的除油效率先升高后降低，结果表明，PAC投加量为50-70mg/L时，除油效果较好。

（4）采用气浮选技术处理含油的废水时，矿化度应不太高，盐度应控制在3%左右。

（5）当含油废水运用气浮选法进行处理时，应尽量在6-8之间控制pH值，如pH值控制在7-8之间，就可得到最佳的去除油效率。

（6）当水中溶解的气体压力值越高，浮选的速率通常就会变得越高，气浮效率变得更高。

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致 谢

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气浮法处理含油废水的研究

价格 ¥9.90 发布时间 2023年9月5日

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