含油廢水凈化方法、系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及含油廢水的凈化領(lǐng)域，具體地，涉及一種含油廢水凈化方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在水處理領(lǐng)域中，通常需要進(jìn)行氣浮曝氣環(huán)節(jié)，以通過氣泡將水中的雜質(zhì)攜帶至 水面以便清理，從而實(shí)現(xiàn)凈化污水的目的。例如在含油廢水的凈化領(lǐng)域中，需要對(duì)廢水進(jìn)行 氣浮曝氣來(lái)實(shí)現(xiàn)廢水的凈化。
[0003] 通常，含油廢水的來(lái)源很廣，其中工業(yè)上主要有石油工業(yè)的煉廠含油廢水、石油勘 探開發(fā)采油廢水、冶金、鋼鐵廠、冷軋廠廢水、油輪壓艙水、機(jī)電和機(jī)械加工的乳化油廢水、 以及餐飲業(yè)、食品加工業(yè)等。往往，工業(yè)含油廢水量非常大，成分也復(fù)雜。以我國(guó)煉油廠為 例，由于煉制重質(zhì)油多，且工藝復(fù)雜，每加工1噸原油產(chǎn)生0. 7~3. 5噸含油廢水。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2013年我國(guó)煉油生產(chǎn)能力達(dá)每年5億噸，按此產(chǎn)量計(jì)算出含油廢水可達(dá)3. 5~17. 5億噸。 含油廢水對(duì)環(huán)境造成的危害也越來(lái)越大，嚴(yán)重威脅到動(dòng)植物、甚至人類的生命健康。
[0004] 其中，煉廠"焦化"含油廢水是一種典型的高污染、難降解的有機(jī)物工業(yè)廢水。通 常，由于該類廢水輕質(zhì)油份含量高，乳化嚴(yán)重（油含量可達(dá)2 %以上），惡臭氣體極易揮發(fā)， 在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)采用生化處理工藝的冷焦水處理系統(tǒng)造成了嚴(yán)重污染。截止2012年8月 底，我國(guó)僅石油煉化行業(yè)延遲焦化裝置每年含油廢水排放量就達(dá)到近千萬(wàn)噸。目前，國(guó)內(nèi)對(duì) 這部分高濃度廢水的處理技術(shù)還不成熟，其不達(dá)標(biāo)排放不僅直接制約著焦化裝置的穩(wěn)定運(yùn) 行，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，直接威脅到人類的健康。因此，如何處理焦化裝置含油廢水 是困擾各大煉廠的一個(gè)難題，已受到越來(lái)越多的煉廠重視。
[0005] 然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的氣浮裝置，往往設(shè)有溶氣罐、空壓機(jī)、穩(wěn)壓罐、回流泵、 溶氣釋放頭，占地面積大，工程造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用高，操作維護(hù)復(fù)雜，能耗高。并且該裝置所發(fā) 生出來(lái)的氣泡尺寸大，在水中的滯留時(shí)間短攜帶雜質(zhì)能力弱，從而造成實(shí)際工業(yè)應(yīng)用除油 效果不佳。
[0006] 為了提升氣浮曝氣環(huán)節(jié)中凈化污水的效果，現(xiàn)有的水處理技術(shù)中還應(yīng)用了一種微 納米氣泡，公知地，通常把存在于水里的直徑在十到幾十微米（um)的氣泡叫做微米氣泡， 把大小在數(shù)百納米（nm)以下的氣泡叫做納米氣泡，可以把存在于雙方中間的氣泡混合狀 態(tài)稱為微納米氣泡。這種小到十微米以下的微納米氣泡在曝氣氣浮環(huán)節(jié)中，其物理、化學(xué)性 質(zhì)都將發(fā)生根本性變化。具體如下：
[0007] 1)懸浮物吸附能力強(qiáng)
[0008] 微納米氣泡界面周圍的電荷離子會(huì)形成雙電層，氣泡表面有帶負(fù)電的表面電荷離 子如OH-等，其對(duì)污水中的油類、懸浮物等物質(zhì)具有很強(qiáng)吸附作用。
[0009] 2)停留時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性好
[0010] 微納米氣泡在水中停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，能夠充分與水中雜質(zhì)混合并將其攜帶至水 面。對(duì)于微納米氣泡來(lái)說，體積越小的氣泡在水中的上升速度就越慢。例如：氣泡直徑為 Imm的氣泡在水中上升的速度為6m/min，而直徑為10 μ m的氣泡在水中的上升速度為3mm/ min，后者是前者的1/2000。一方面，氣泡上升的速度慢，使氣泡在水中停留時(shí)間長(zhǎng)。另一方 面，因?yàn)榧{米氣泡表面到周圍的電荷會(huì)形成雙電層，其電勢(shì)差用ζ電位表示。氣泡的體積 越小則界面處產(chǎn)生的ζ電位越高。相應(yīng)地讓氣泡內(nèi)的氣體散逸得以抑制，提高了氣泡在水 中的穩(wěn)定性，也使存在水中時(shí)間長(zhǎng)。
[0011] 3)表面積大，傳質(zhì)效率高
[0012] 從理論上講，隨著氣泡直徑的縮小，氣泡界面的比表面積也隨之增大，如直徑Imm 的氣泡分散成直徑IOOnm的微氣泡，其表面積可增大10000倍。這種表面積的增大使氣液界 面的接觸面積迅速增大，提高氣液傳質(zhì)效率。另外，微氣泡界面的表面張力對(duì)內(nèi)部氣體產(chǎn)生 了壓縮作用，使得微氣泡在上升過程中不斷收縮并表現(xiàn)出自身增壓效應(yīng)。這種自身增壓效 應(yīng)隨著氣泡直徑減小的作用效果更明顯，最終內(nèi)部壓力達(dá)到一定極限值而導(dǎo)致氣泡界面破 裂消失，使氣液界面處傳質(zhì)效率得到持續(xù)增強(qiáng)。例如，在氧化溝多孔擴(kuò)散曝氣工藝中，大氣 泡（mm級(jí)）的氧傳質(zhì)率為：10~20mg/L，中氣泡的氧傳質(zhì)率為：20~30mg/L，小氣泡（μπι 級(jí)及以下）的氧傳質(zhì)率為：40~60mg/L。
[0013] 因此，將微納米氣泡應(yīng)用在曝氣氣浮工藝中，能夠大幅提高水中雜質(zhì)的清除率。近 年來(lái)，微納米氣泡氣浮技術(shù)廣泛適用于含油廢水處理、氧化溝充氧、化學(xué)反應(yīng)裝置、魚貝類 養(yǎng)殖等各種工業(yè)領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生氣泡方式雖多（見下述）卻均存在各種問題， 實(shí)用性不足。
[0014] 1)電解法
[0015] 電解法產(chǎn)生微氣泡是向水中通入5~IOV的直流電，從而產(chǎn)生微小氣泡（直徑多 在18~90 μ m之間，陰極產(chǎn)生H2,陽(yáng)極產(chǎn)生02)。電解法是最近幾年水處理領(lǐng)域出現(xiàn)的新方 法，具有適應(yīng)廢水范圍廣，設(shè)備簡(jiǎn)單、管理方便、能部分提高水中溶解氧等優(yōu)點(diǎn)。但能耗高， 電極板易結(jié)垢。
[0016] 2)鼓風(fēng)曝氣
[0017] 鼓風(fēng)曝氣又稱壓縮空氣曝氣，其原理為利用鼓風(fēng)機(jī)將空氣通過輸氣管道輸送到設(shè) 在池底的曝氣裝置中，以氣泡形式彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶入水中。曝氣裝置按其應(yīng) 用工藝不同，主要包括膜片式微孔曝氣器和旋混曝氣器等。鼓風(fēng)曝氣的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 便于排布施工，供應(yīng)空氣的伸縮性較大，曝氣效果也較好，適用于大中型污水廠。缺點(diǎn)是：曝 氣過程中需產(chǎn)生足夠大的壓力以提高氣體與液體之間分子質(zhì)量的傳遞效率，所消耗的氣水 比例高，能耗較高。并且鼓風(fēng)曝氣發(fā)生出來(lái)的微氣泡存在尺寸大，數(shù)量少，滯留時(shí)間短，氣液 接觸面較小等缺點(diǎn)。
[0018] 3)機(jī)械曝氣
[0019] 機(jī)械曝氣也稱為表面曝氣，機(jī)械曝氣器大多以裝在曝氣池水面的葉輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)， 進(jìn)行表層曝氣。按轉(zhuǎn)軸方向不同，可分為立式和臥式兩類。常用的立式表面曝氣機(jī)有平板 葉輪、倒傘型葉輪和泵型葉輪等，臥式表面曝氣機(jī)有轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)和轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)等。機(jī)械曝氣 法的特點(diǎn)是：設(shè)施簡(jiǎn)單、集中，維護(hù)管理較為方便，充氧效率較高且在水中溶解氧分層明顯， 常用于小型的曝氣池，如氧化溝等；不足之處：氣壓損失大能耗較高，易出故障，發(fā)生出來(lái) 的微氣泡尺寸大，且受水處理池池深影響較大。
[0020] 4)射流曝氣法
[0021] 現(xiàn)有技術(shù)射流曝氣器，主要有兩種：一種為單混合噴嘴射流曝氣器，如中國(guó)專利 CN202124525U、CN2825632、CN101993145A等；另一種為周面設(shè)多個(gè)混合噴嘴的圓形碟式曝 氣器，如中國(guó)專利CN201908001U、CN2700318、CN201447385U等。射流曝氣具有良好的充氧 特性，有效的氣體分散及較高的傳質(zhì)系數(shù)，溶解氧及氣泡分布均勻，但也存在很多不足：結(jié) 構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制造成本較高，機(jī)械成型材料難以選擇，需產(chǎn)生較大的剪應(yīng)力，對(duì)水處理池池 型適應(yīng)性差，水處理量小等。
[0022] 5)曝氣泵
[0023] 曝氣泵也叫做氣液混合泵、氣浮泵。例如由HICHINE海泰美信研發(fā)并生產(chǎn)的一種 臥式安裝的自吸式氣液混合泵系列產(chǎn)品。該泵的吸入口可以利用負(fù)壓作用吸入氣體，所以 無(wú)需采用空氣壓縮機(jī)和大氣噴射器；高速旋轉(zhuǎn)的泵葉輪將液體與氣體混合攪拌，無(wú)需攪拌 器和混合器。由于泵內(nèi)的加壓混合，氣體與液體充分溶解，溶解效率可達(dá)80~100%，其中 氣液比約為1:9 (吸氣量為8~10% )，可串聯(lián)使用以增加吸氣量。曝氣泵的特點(diǎn)是：氣液 溶解率較高；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝簡(jiǎn)便、易于維護(hù)；使用場(chǎng)地可隨時(shí)移動(dòng)等。不足之處：發(fā)生微氣 泡的條件比較苛刻；適用范圍有一定局限性，主要針對(duì)中小規(guī)模的化工類、生物化工類工業(yè) 污水處理或魚廠等。
[0024] 6)渦凹?xì)飧》ǎ–AF)
[0025] 禍凹?xì)飧C(jī)（CAF，Cavitation Air Floatation)其微氣泡發(fā)生的主要機(jī)理是：曝 氣機(jī)利用空氣輸送管底部散氣葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)在水中形成一個(gè)真空區(qū)，液面上的空氣通過 曝氣機(jī)輸入水中，填補(bǔ)真空，微氣泡隨之產(chǎn)生并螺旋形地上升到水面，空氣中的氧氣也隨之 溶入水中。渦凹?xì)飧》ㄌ攸c(diǎn)是：整個(gè)系統(tǒng)僅由兩個(gè)機(jī)械部分組成，操作簡(jiǎn)單；設(shè)備占地面積 小，減少土建投資，運(yùn)行費(fèi)用較低（節(jié)能）；不足之處：發(fā)生的氣泡直徑較大，除懸浮物效果 較差，一般應(yīng)用在要求處理效果不是很高的情況。
[0026] 7)加壓溶氣法（DAF)
[0027] 加壓溶氣法分為全部污水加壓溶氣法和部分污水加壓溶氣法。其特點(diǎn)是將污水 (全部或部分）用水泵加壓到3~4kg/cm2,送入專門裝置的溶氣罐，在罐內(nèi)使空氣充分溶 于水中，然后在氣浮池中經(jīng)釋放器或釋放頭突然減到常壓，這時(shí)溶解于水中的過飽和空氣 以微細(xì)氣泡形式在池中逸出，將水中懸浮物顆?；蛴土У剿嫘纬筛≡懦?