「今科」价格合理 济南CAF涡凹气浮系统

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涡凹气浮工艺原理及应用
气浮作为一种、快速的固液分离技术，始于选矿。它是利用高度分散的微气泡作为载体粘附废水中的悬浮物，使其密度小于水而上浮到水面以实现同液分离过程。它可用于水中固体与固体、固体与液体、液体与液体乃至溶质中离子的分离[1]。一般来说，气浮法处理工艺要满足以下基本条件[2]：(1) 必须向水中提供足够量的细微气泡；(2) 必须使废水中的污染物质能形成悬浮状态；(3) 必须使气泡与悬浮的物质产生黏附作用。有了上述这三个基本条件，才能完成气浮处理过程，达到污染物质从水中去除的目的。
在污水、废水处理工程中，气浮法已经广泛用于以下几个方面：
(1)石油、化工及机械制造业中的含油废水的油水分离；
(2)废水中有用物质的回收，如造纸废水中的纸浆纤维及填料的回收；
(3)含悬浮固体相对密度接近于1的工业废水的预处理；
(4)取代二沉池进行泥水分离，特别适用于活性污泥絮体不易沉淀或易于产生膨胀的情况；
(5)剩余污泥的浓缩。
1. 涡凹气浮系统的结构及工作原理
涡凹气浮工艺 (Cavitation Air Flotation)系统是世界的水处理设备，是美国Hydrocal环保公司的产品，也被称作THK(Induced Air Flotation)引气气浮，是目前普遍采用和推广的一种投资少、效率高、处理成本低、效率好的污水处理设备[3]。它是为去除工业和城市污水中的油脂、胶状物及固体悬浮物（SS）而设计的系统。整个系统由五部分组成，如图所示[4]：
经预处理后的污水流入有涡凹曝气机的小型充气段，污水在上升的过程中通过充气段与曝气机产生的微气泡充分混合，曝气机将水面上的空气通过抽风管道转移到水下。曝气机的工作原理是利用空气输送管道底部散气叶轮的高速转动在水中形成一个真空区，液面上的空气通过曝气机输入水中，填补真空，微气泡随之产生并螺旋型地升到水面，空气中的氧气也随之溶入水中。
由于气水混合物和液体之间密度的不平衡，产生了一个垂直向上的浮力，将SS带到水面。上浮过程中，微气泡会附着到SS上，到达水面后SS便依靠这些气泡支撑和维持在水面。刮泥机沿着整个液面运行，并将SS从气浮槽的进口端推到出口端的污泥排放管道中。污泥排放管道里有水平的螺旋推进器，将所收集的污泥送入集泥池中。净化后的污水流入溢流槽再自流至生化处理部分。
开放的回流管道从曝气段沿着气浮槽的底部伸展。产生微气泡的同时，涡凹曝气机会在有回流管的池底形成一个负压区，这种负压作用会使废水从池底回流至曝气区，然后又返回气浮段。这个过程确保了40%左右的污水回流及没有进水的情况下气浮段仍可进行工作[5]。

制药厂生物制药废水处理研究
2.3生物法
生物法是利用微生物的生命活动代谢去除废水中的有机污染物，达到水质净化目的的一种方法。生物处理技术是当前为成熟的污水处理技术，且处理成本低，效果好。
2.3.1好氧生物处理
好氧生物处理是依靠好氧微生物及兼性微生物在有氧条件下进行代谢活动，将废水中的有机化合物转换成H2O和CO2等，达到降解废水中污染物质目的的一种方法。好氧处理能去除绝大部分有机物，COD去除率一般在80%以上。目前，好氧处理方法中效果较好的主要有传统活性污泥法、生物接触氧化法、序批式活性污泥法(SBR)、深井曝气法等。近几年制药企业都采用多种不同组合方式的联合工艺，可明显提高废水处理效果，如水解酸化-好氧接触氧化法、SBR法处理制药废水的联合工艺。
(1)传统活性污泥法。传统活性污泥法需要废水经过大量稀释，且在运行中容易发生污泥膨胀，去除率不高，因此近年来为提高废水的处理效果，微生物固定方式的改变已成为传统活性污泥法重要的方向之一。
(2)接触氧化法。生物接触氧化法是加入布满生物膜的填料，废水与生物膜接触，利用微生物的新陈代谢使有机物去除，达到水质净化的一种污水处理方式。该法处理负荷较高，占地面积相对较小，可以间歇性使用，不会出现污泥膨胀的问题，并且整个流程运行成本很低。由于生物接触氧化法的优点，该法常常与其它物化技术等联用，成为一种新的组合工艺，能够增强处理效果。朱新锋、张乐观采用Fe/C微电解-Fenton-生物接触氧化法处理土废水，当进水CODcr浓度为1000～1200mg/L时，CODcr去除率达到90%以上，达到直接排放标准。
(3)序批式间歇活性污泥法(SBR)。SBR法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥法，在制药废水处理中的应用较为广泛，具有净化能力强、无污泥回流、出水水质均一、抗冲击负荷能力强、工艺结构简单、操作便捷、整个工艺运行稳定性好、总体投资较少等优点。佘宗莲等采用SBR法对含有多种抗生素混合废水进行处理，若进水COD为911～3280mg/L，去除率可达84.6%～90.6%，出水BOD和SS皆满足国家行业排放标准。
(4)水解酸化-好氧接触氧化法。水解酸化法又称为升流式污泥床(HUSB)，属UASB的改进版工艺。水解-好氧工艺有两个优点：
①随着传统的初沉池被水解池替代，大提升了有机物的去除率，不仅使有机物总量发生变化，而且在理化性质上发生巨大改变，缩短了后续处理时间;
②该工艺也完成了对污泥的处理，使污水、污泥处理一元化，放弃了传统的消化池，减少总停留时间和能耗。我国相继开发了水解-活性污泥处理、水解-氧化沟处理、水解-接触氧化处理等工艺，这些相结合的处理工艺，提高了废水的处理效果，使制药企业生产时总的水力停留时间至少缩短30%，曝气量下降50%，并且能够降低总投资和运行费用。
2.3.2厌氧生物处理
现阶段好氧生物处理不适合于高浓度有机废水，制药厂往往采用厌氧生物处理技术处理高浓度的制药有机废水。厌氧生物处理是通过在无氧条件下，以有机物为原料进行生命代谢活动，并且将其终转换成无机物、CO2、H2、CH4等无毒物质的一种方法。该法单处理后的废水，由于COD含量还是很高，无法达到直接排放的要求，需通过好氧处理后才能达到排放指标。基于自身代谢所需时间较长，使整个工艺难以人为控制，若出水中损失掉大量生物质，严重影响处理效率，无法保证处理效率的稳定性。目前常用的厌氧处理工艺主要有升流式厌氧污泥床反应器、厌氧折流板反应器等。
升流式厌氧污泥床(UASB)：该设备构造简单，处理能力强，运行稳定，当在设备内已经形成合适的微生物后，处理效率可达85%～90%以上。UASB关键部分是三相分离器，固、液、气三相被有效分离，终使污泥、气体被合理去除和收集，进而达到处理污水的目的。由于厌氧消化效率很高，所以不需要采用污泥回流装置等，但通常在处理抗生素类如、氯、土等制药废水时，往往要求废水进水时悬浮固体浓度不宜过高。
厌氧折流板反应器(ABR)：ABR是第三代新型厌氧反应器，其优点比较多，主要包括系统运行稳定性高，易于操作，总资产投入少，显著的是污泥沉降性能好，能达到很好的固液分离效果，所以出水水量均一，水质良好，特别是对有毒物质、难降解物质有很强的适应性。
2.3.3厌氧-好氧生物处理
制药企业由于原料不同、反应副产物多、生产工艺不同等原因，所产生的制药废水成分复杂、浓度高、色度深、毒性高、难降解物质含量高，仅靠单一的好氧或厌氧处理技术，会存在处理效果较差、净化率差、COD去除率较低等情况，一般无法满足直接达标排放的要求。而将二者工艺组合，可以改善其可生化性，提高废水的处理效果，且整个联合工艺的投资成本也有所下降。

石油化工的废水是怎么处理的？-化学法
因为石油化工废水的处理难度大，不仅浓度高，而且难以溶解。因而，在石油化工废水的处理中，一般要用到化学成分。典型的就是化学法、物理法和生化处理技术。
1、化学法
化学法是指在石油化工废水的处理中，使用化学成分使废水中的污染成分分解、溶解或凝集的方法，从而达到处理废水的目的，避免环境污染。
1.1絮凝
石化污水处理的重要过程之一是絮凝，即通过向水中投加絮凝剂破坏水中胶体颗粒的稳态，胶粒之间的相互碰撞和聚集，形成易于从水中分离的絮状物质。絮凝可以用来处理炼油废水中的浊度、色度、有机污染物、浮游生物和藻类等污染物成分。在具体操作中，絮凝通常与气浮或者沉淀等工艺联用，作为生化处理的预处理。目前，采用微生物絮凝剂，利用生物技术制成的废水处理剂，同其它絮凝剂相比具有许多优点，比如，易生物降解、适用范围广、热稳定性强、和无二次污染等，因此应用前景广阔。
1.2氧化法
氧化法主要有光催化氧化法、湿式氧化法和臭氧氧化法。针对不同成分的石油化工废水，可以选择不同的方法，这样可以达到有效、经济、安全的处理废水的目的。
1）光催化氧化法。光催化氧化法，可以有效地将光辐射与O2、H2O2等氧化剂结合起来，从而达到处理污水的目的，因此称为光催化氧化。有人以太阳光为光源，以TiO2、TiO2/Pt、ZnO 等为催化剂，用此法处理含有21 种有机污染物的水，得到的终产物都是CO2，不产生二次污染。还有人用Fe2+和H2O2作氧化剂， 铁离子与紫外光之间存在协同效应，使H2O2分解产生氢氧根的速度大大加快，因此氧化效率得到提高，该法在许多国家尚处于研究阶段。
2）湿式氧化法。湿式氧化法可以分为两类，分别是催化湿式氧化（CWO）和湿式空气氧化（WAO）。CWO是将有机物在高温、高压及催化剂存在条件下，氧化分解为CO2、H2O和N2等无毒无害物质的过程，它反应时间更短、转化效率更高，但pH、催化剂活性对反应影响较大。WAO是利用空气中的分子氧在高温高压条件下进行液相氧化的工艺过程，该技术是有效控制环境污染物的良好途径，特别适宜于有毒有害污染物或高浓度难降解有机污染物的处理。卢义成等用湿式空气氧化工艺处理石化废液，COD、无机硫化物、硫代硫酸盐和总酚的去除率平均为81.8%、近、91.7%、近。结果表明该法在处理效果上已经达到国外同类设备的处理效能。
3）臭氧氧化法。臭氧氧化法有其到的优点：这种方法氧化时不产生污泥和二次污染。但是，其运行及投用高，且处理的废水流量不宜过大。经臭氧氧化后，废水中的小部分有机物被彻底氧化为水和二氧化碳，而大部分转化为氧化中间产物。一般将臭氧氧化和生物活性炭吸附联用技术用于深度处理，在氧化有机物的同时臭氧迅速分解为氧，使活性炭床处于富氧状态，得到再生，提高其使用周期；同时活性炭表面好氧微生物的活性增强，降解吸附有机物的能力提高。能有效去除有机物，改变有机物生色基团的结构，强化活性炭的脱色能力。黎松强等用臭氧-活性炭工艺深度处理炼油废水，COD、氨氮、挥发酚、石油类的去除率平均为82.6%、93.4%、99.5%、94.3%，出水主要指标达到地面水Ⅳ类水质标准。

涡凹气浮系统运行的影响因素
2.1 污水水质对涡凹气浮机的影响
由于工业废水和污水中一般会含有相当比例的Ca2+、SO42-，而且在气浮过程中会投加一些浮选药剂，涡凹气浮系统运行一段时间后，气浮机轮、轴承处附着一层垢，会使气浮系统的效率降低。
2.2污水流量对处理效果的影响
污水流量对处理效果的影响也是不容忽视的。在气浮机运行时必须保证每间气浮池的配水均匀，流量的变化意味着污染物量的变化，需要及时调整药剂投加量才能取得的效果。当污水流量过大时，气浮池水平流速加快，停留时间缩短，对絮凝体上浮分离不利；流速过大会引起分离区水流紊动过大而造成泡絮结合体破碎。当水量过大时应及时调整出水堰高度以防止污水进入浮渣系统[6]。
2.3絮凝剂及pH值对气浮效果的影响
气浮效果的好坏除了受气浮设备性能的影响外，还与絮凝剂的投加量和pH值有关。目前采用的絮凝剂大部分为PAC和PAM系列。絮凝剂投加量并不是越多越好。有机高分子的投加量对絮凝效果有显著影响。实验，对于絮凝的发生，存在一个投加量，超过此量时，絮凝效果会下降，超过太多则会起相反的保护作用[7]。而且现采用的絮凝剂多为酸性絮凝剂，有其适合的pH值。当污水的pH值超过适合pH值时，会引起絮凝体的溶解或破碎，对气浮分离产生相当不利的影响。因此，在运行过程中，应对进水pH值加以监测和控制。
3. 涡凹气浮法在炼油污水处理中的应用
目前，涡凹气浮工艺在主要用于含油废水、造纸废水及污泥浓缩等方面[8]。下面以涡凹气浮工艺在含油废水中的应用为例，来说明它在实际工程中的应用。
扬子石化含硫改建扩建工程竣工后，原污水场能力明显不足，且原污水场界区内已无扩容场地，改造设施应小型化[9]。改造方案在部分回流溶气气浮和涡凹气浮中选择，下表是2种方案的比较：
改造后的工艺流程采用2组涡凹气浮机组，每组处理能力320m3/h，功率7.8kW。新建污水处理装置工艺流程图及进水水质指标：
水质指标：
*: 单位为m3/h
投入使用的涡凹气浮机组运行良好，设备振动及噪音很小；产生的气泡均匀细密；出渣细密，分布均匀；出水清澈，无明显油花。下表为改造前后生产运行数据对比：
*：单位为m3/h；**：无单位
由上表可见，改造后污水处理能力，处理效果与改造前基本相同，且改造后出水含油量和COD值均达到设计指标。
改造前后污水处理消耗及成本对比见下表：
由上表可见，改造后污水处理装置电耗及净化风消耗均大幅降低。
通过上述的一系列比较，在炼油污水处理中，涡凹气浮与溶气气浮的处理效果接近；相比溶气气浮，涡凹气浮具有投资少、占地面积小、节能降耗、操作强度低等优势。
4.总结
涡凹气浮工艺作为一种的气浮工艺，在水处理、污泥处理方面有着广阔的应用。它的发展依赖于基础理论的研究。在机理方面，如气泡的结构和特征、气泡尺寸放入控制、气泡与絮凝体的黏附条件等均需深入研究；在应用方面，对于工业废水和城市污水以及污泥的处理，应从节约药剂和降低运行费用等方面来深入研究。
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