【正文】 氣浮技術(shù)在油田含油污水處理中有可能擴大應(yīng)用面。 S——液體表面面積， m 。例如水與原油之間的界面張力可寫成下式（3 96) = － (396)wo?o式中 ——水與油接觸的界面張力，N／m；wo? ——水和空氣界面的表面張力，N／m； ——油和空氣界面的表面張力，N／m。當(dāng)把空氣通人含有分散油的污水中，油粒同樣具有粘附到氣泡上的趨勢以減少其界面能。各種物質(zhì)對水潤濕性可用它們與水接觸角 來表示（對著水的角為準(zhǔn)） ，接觸角 90176。稱為親水性物質(zhì)不易從水中向氣泡粘附。在粘附的單位面積上的界面能為： W = （J/m ）2gx?2因此單位面積上界面能得減少值為： + － （3——97）???21wxy?x當(dāng)顆粒 x 處于平衡狀態(tài)時，三相界面張力的關(guān)系應(yīng)當(dāng)是：= cos（180176。yx三、氣浮工藝設(shè)計與計算根據(jù)產(chǎn)生氣泡的方法不同，浮選的形式有加壓溶氣氣浮、葉輪氣浮、射流氣浮和電絮氣浮四種。其工藝流程如圖 3—43 污水經(jīng)水泵進(jìn)入溶氣罐用水射器吸入空氣，經(jīng)水泵攪拌使氣水混合均勻。泵前加氣缺點是水泵工作不夠穩(wěn)定，特別是氣量太大時易使水泵吸不上水來。為克服泵前吸氣的缺點，可改為泵后加氣，但需設(shè)專門的空氣壓縮機，空氣壓力要比水泵壓力大 為宜。為了提高浮選效果，亦可投加混凝荊，藥劑濃度為 5 ~10%有些單位進(jìn)行了部分回流加氣浮選，比全流加氣浮選效果好，回流量為 25 ~50%，該流程（圖 3—45）加壓泵及溶氣罐都比較小，但浮選池的容積較大。 (2)溶氣罐按停留時間 2～4 min 為宜。(4)空氣用量應(yīng)根據(jù)計算決定，一般約為廢水體積的 6～11%(5)浮選池分離室停留時間不少于 60min。工作水深一般采用—2. 5m。分離室長度與寬度之比不小于 3，寬度與深度之比不小于 。(8)混凝劑可以采用硫酸鋁、三氯化鐵或硫酸亞鐵。(9)較大的溶氣浮選池可設(shè)刮渣機。3)溶氣罐 (1)溶氣罐的型式分靜態(tài)型和動態(tài)型二種。國內(nèi)多采用花板式及填充式。填充式溶氣罐應(yīng)控制液面在填料層以下，填料可用 2525 5 mm 瓷環(huán)。根據(jù)亨利定律空氣在水中的溶解度與所承受的壓力成正比，因此加入的空氣量（L／m 3 水 ）為： v=KTP (399)式中 KT——溶解系數(shù)， P——空氣所受絕對壓力，以毫米汞柱計(l mmHg=)。 2．葉論浮選目前國內(nèi)有關(guān)油田用的都是從美國韋姆柯公司引進(jìn)的韋姆柯(WEMCO)浮選機或其仿制品（沈陽環(huán)保設(shè)備總廠） 。1)構(gòu)造及特性 該機叫誘導(dǎo)氣浮機，整機為一撬裝結(jié)構(gòu)，由底座，浮選槽、離心引氣浮選裝置、密封蓋、檢查孔、撇油器及，氣動液位控制器組成日浮選機一般有四套離心引氣浮選裝置串聯(lián)組成四級浮選機。每個氣浮室由星形轉(zhuǎn)子、擴散器、立管、電機及撇油器等部分組成該機的處理水量為 6000m /d，污水在浮選機內(nèi)停留時間為 4~6min。氣體通過立管吸入轉(zhuǎn)子區(qū)，同時，進(jìn)入浮選室的含油污水從轉(zhuǎn)子底部向上流動，氣、水在在混合區(qū)充分混合，混合后的水流受到轉(zhuǎn)子離心剪切力的作用，高速通過擴散器小孔，水中形成很多微小氣泡并吸附油及懸浮物上浮形成泡沫，泡沫由緩慢轉(zhuǎn)動的撇油器刮到集油槽內(nèi)，因而污水得到凈化。該站污水水溫約為 50℃，總礦化度為 4400mg/L，相對密度為 990kg/m3，原油相對密度為 960kg/ m3。因此，選用了 WEMCO 浮選機除油除懸浮物，經(jīng)過各種條件的反復(fù)試驗取得了較好效果。此外在水中還含有由膠質(zhì)瀝青質(zhì)、油層帶出的泥沙、鉆井泥漿、腐蝕產(chǎn)物等固體流質(zhì)形式形成的膠體物質(zhì)，這些膠體又往往包括在乳化油中，統(tǒng)稱為乳化物。 油田含油污水在經(jīng)自然除油后，污水中的一半浮油全部去除，粒徑在 10μ m 以上的分散油也大部分去除，水中主要含有乳化油及小顆粒的懸浮物。油田含油污水、天然水中的這些雜質(zhì)與水形成溶膠狀態(tài)的膠體微粒，由于布朗運動和靜電排斥力而呈現(xiàn)沉降穩(wěn)定性和聚合穩(wěn)定性，通常不能利用重力自然沉降的方法除去。傳統(tǒng)的水處理理論，把上述細(xì)小膠體微粒通過聚集作用而形成可分離的大顆粒的過程成為混凝，混凝又是由凝聚和絮凝兩部分組成的。在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織， （簡稱 ISO）關(guān)于水質(zhì)詞匯規(guī)定的術(shù)語和定義中，對絮凝的概念作出了明確的解釋。指細(xì)小的顆粒通過聚集作用而形成可分離的大顆粒，通常是借助于機械、物理、化學(xué)或生物的方法進(jìn)行。指液體中銀絮凝作用而形成肉眼可見的顆粒，通?？山柚亓蚋∵x作用加以分離。為適應(yīng)國內(nèi)讀者的習(xí)慣，本書繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的水處理理論的定義，同時給出了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織關(guān)于水質(zhì)詞匯規(guī)定的術(shù)語和定義，意在提醒讀者今后盡可能使用國際上通行的術(shù)語。他們由幾十到數(shù)千個分子結(jié)合而成的微粒。膠核表面上擁有一層粒子，成為電位離子。膠核因電位離子而帶有電荷，同類膠核帶有相同的電位離子，因而有相同的電荷。膠核表面的電位離子層通過靜電作用又將水中電荷符號相反的離子吸附到膠核周圍，該類離子成為反離子，其電荷總量與電位離子相等而符號相反。其內(nèi)層是膠核固有相的電位離子層，外層是液相中的反離子層。在熱運動等影響下，反離子還會脫離膠核向溶液中擴散，達(dá)到平衡時，形成的是疏松分布的反離子層。膠核與電位離子層和反離子媳婦成三者構(gòu)成一體統(tǒng)稱為膠粒，如把反離子擴散層也包括在內(nèi)，則稱為膠團(tuán)。而高價離子對擴散成厚度影響更大。??電解質(zhì)加到水溶液中，由于同號離子間的相互排斥作用以及高價離子的離子交換和吸附作用，使膠團(tuán)的擴散層壓縮， 電位降低，??膠粒間的排斥作用減弱，水溶膠體系的穩(wěn)定性變差。這是，膠體之間通常會發(fā)生凝聚。3. 吸附架橋作用機理當(dāng)加入少量高分子電解質(zhì)時，不僅使膠體的穩(wěn)定性破壞而凝聚。高分子長鏈物一端可能吸附在一個膠體表面積上，而另一端又被其他膠粒吸附，形成一個高分子鏈狀物，同時吸附在兩個以上膠粒表面上。4. 沉淀物卷掃作用機理當(dāng)水中投加較多的鋁鹽或者鐵鹽等藥劑時，鋁鹽或鐵鹽在水中形成高聚合度的氫氧化物，可以吸附卷帶水中膠粒而沉淀，這種現(xiàn)象稱為沉淀物卷掃作用。1. 污水水質(zhì)對混凝效果的影響污水的 pH 值、水溫、濁度及共存雜質(zhì)等都會影響混凝效果。濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同，所需要的混凝劑用量也不同。即使這樣，效果仍不十分理想。若投加過量，此時已脫穩(wěn)的膠粒又重新穩(wěn)定，效果反而不好，除非再投加入量，形成卷掃作用。對于高濁度的水，混凝劑主要起吸附架橋作用，但隨著水中濁度的增加，混凝劑的投量也相應(yīng)增大，才能達(dá)到完全混凝的目的。（2）pH 值。此 pH 值可通過實驗確定。且由于水解過程中不斷產(chǎn)生 H+，因此，常常需要添加堿來使中和反應(yīng)充分進(jìn)行。由于無機鹽類混凝劑溶于水時系吸熱反應(yīng)，因此，水溫低時不利于混凝劑水解。同時水的黏度大時，水流阻力增大，是絮凝體的形成長大受到阻礙，從而影響混凝效果。有些雜質(zhì)的存在能促進(jìn)混凝過程。而有些物質(zhì)則會不利于混凝的進(jìn)行，副磷酸離子、亞硫酸離子、高級有機酸離子會阻礙高分子絮凝作用。2. 混凝劑對混凝效果的影響?；炷齽┓N類。如水中污染物主要成膠體狀態(tài)，且 電位較高，則應(yīng)先投加無??機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚，如絮體細(xì)小，還需要投加高分子混凝劑或者配合使用活性硅酸等助凝劑。對于高分子混凝劑而言，鏈狀分子上所帶的電荷量越大，電荷密度越高，鏈狀分子越能充分延伸，吸附架橋的空間范圍也就越來越大，絮凝作用就越好。投加量除與水中微粒種類、性質(zhì)、濃度有關(guān)，還與混凝劑品種、投加方式及介質(zhì)條件有關(guān) 。投加量過量時，不僅增加了藥劑的費用，有時還會造成膠體的再溫，使處理效果變差。當(dāng)使用多種混凝劑時，其最佳投加順序可通過實驗來確定。但當(dāng)處理的膠粒粒徑在50 m 以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，在投加無機混凝劑壓??縮擴散層而使膠體脫穩(wěn)。對混凝效果有重要影響的水里條件包括攪拌強度、攪拌時間。在混合階段，要求混凝劑與水迅速均勻的混合，為此要求 G 在 500~1000s1，攪拌時間 t 應(yīng)在10~30s。因此，攪拌強度要逐漸減小，而反應(yīng)時間藥廠，相應(yīng) G 和 t 值分別在20~70s1 和 15~30min。試驗方法分為單因素試驗和多因素試驗。多因素重復(fù)試驗。當(dāng)懸浮物的密度大于水時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物；當(dāng)懸浮物的密度小于水時，則上浮至水面形成浮渣（油） 。沉淀法可以去除水中的泥沙、化學(xué)沉淀物、混凝處理所形成的絮體或生物處理的污泥等，也可用于沉淀污泥的濃縮。水中懸浮的固體顆粒，依靠自身重力作用，由水中分離出來的過程稱為沉淀。（1）自由沉淀。懸浮物濃度不高且無絮凝性時常發(fā)生這類沉淀。（3）成層沉淀。沉淀速度就是界面下移的速度。當(dāng)懸浮物濃度很高，顆粒相互接觸、相互支撐時，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間的水被擠出，污泥層被壓縮。原水中懸浮固體顆粒較大時，能依靠自身重力自然沉降的稱為自然沉降沉淀。（2）混凝沉淀。一般水處理時用沉淀池作為設(shè)備的，而油田污水處理的目的多是為了污水會煮，由于油田注水對溶解氧、腐蝕、細(xì)菌等水質(zhì)指標(biāo)有特殊要求，因此，油田污水處理通常用沉降罐作為設(shè)備，以保證污水處理后水質(zhì)符合注水水質(zhì)要求。第三節(jié) 上浮上浮就是設(shè)法時懸浮物等雜志的密度小于水，使其上浮至水面形成浮渣（油） ，由水中分離出的處理工藝又稱為氣浮法。氣浮法最常用的氣體是空氣、二氧化碳、氮氣和天然氣，在油田水處理中應(yīng)優(yōu)先使用天然氣，以使復(fù)選器和下游設(shè)備免遭氧的腐蝕。當(dāng)吧氣體通入含油污水時，油粒就具有黏附到旗袍上以減小其界面能的趨勢，并非污水中所有物質(zhì)都能黏附到旗袍上，這要看該物質(zhì)在水中的潤濕性，即被水潤濕的程度。為使污水中一些親水性懸浮物被氣浮，應(yīng)在污水中投加一定量的浮選劑來改變顆粒表面的潤濕性，使其易于黏附在氣泡上浮生。因此具有吸附、潤濕的性質(zhì)。第四節(jié) 過濾（一）基本概念過濾是去除懸浮物，特別是去除濃度比較低的懸濁液中微小的顆粒的一種有效方法。按所采用的過濾介質(zhì)，可將過濾分為以下四種；（1）格篩過濾。（2）微孔過濾。（3）膜過濾。由于濾膜空隙極小且具選擇性，可除去水中細(xì)菌、有機物和溶解性溶質(zhì)。（4）深層過濾。由于濾料顆粒之間存在空隙，當(dāng)水穿過一定深度的濾層時，水中的懸浮物等雜質(zhì)即被截留。在水處理中，常用過濾處理使混凝沉淀處理后水的濁度或水中的細(xì)小懸浮物進(jìn)一步下降，使水質(zhì)得到進(jìn)一步凈化，以滿足用水要求或達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。過濾用的材料叫濾料，堆在一起的濾料層叫濾層或濾床。為恢復(fù)原過濾速度，必須定期用清水反向沖洗濾料，將濾料孔隙中積存的雜質(zhì)沖洗掉，此過程稱為反沖洗。（二）過濾機理采用過濾去除水中雜質(zhì)，所包含的機理很多。過濾機理可分為三類，即遷移機理、附著機理和脫落機理。引起顆粒遷移的主要原因如下：（1）篩選。但實際上，懸浮顆粒一半都比濾層空隙小，篩濾對總?cè)コ秊V的貢獻(xiàn)不是很大。而經(jīng)過混凝處理的絮體粒徑一般為??2~10 m，SiO2 的粒徑約為 20 m，硅藻土約 30 m，他們能通過濾層?? ?? ??而不被機械截留。（2）攔截。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比，也是雷諾準(zhǔn)數(shù)的函數(shù)。當(dāng)流線繞過濾料表面時， 較大動量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰到濾料表面上。如果懸浮物的粒徑和密度很大，將存在一個沿重力方向的相對沉淀速度。沉淀效率取決于顆粒沉速和過濾水速的相對大小和方向。（5）布朗運動。（6）水力作用。在實際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機理的作用，它們的相對重要性取決于水流情況、濾層空隙形狀及顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、密度等） 。引起顆粒附著的因素主要有如下幾種：（1）接觸凝聚。此時水中脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用。由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產(chǎn)生靜電引力和斥力。（3）吸附。絮凝物的一端附著在濾料表面，而另一端附著在懸浮顆粒上。院子、分子間的引力在顆粒附著時起重要作用。截留和附著于濾料上的懸浮物受到告訴反洗水的沖刷而脫落；濾料顆粒在水流中旋轉(zhuǎn)、碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。（三）影響過濾效率的因素懸浮物的過濾分離效率受到濾料和懸浮顆粒兩方面因素的影響。過濾效率與粒徑 （1 n 3）成反比，即粒度越小，鍋???? 爐效率越高，但水頭損失也增加越快。角形濾料的表面積比同體積的球形濾料的表面積大，因此當(dāng)孔隙率相同時，角形濾料過濾效率高。球形濾料的孔隙率與粒徑關(guān)系不大，一般都在 左右。（4）厚度。（5）表面性質(zhì)。通過投加電解質(zhì)或調(diào)節(jié) pH 值可改變?yōu)V料表面的 電位。幾乎左右過濾機理都受懸浮物粒度的影響。向水中投加混凝劑，待其生成適當(dāng)粒度的絮體或微絮體后進(jìn)行過濾，可以提高過濾效果。角形顆粒因比表面積大，去除率比球形顆粒高。顆粒密度主要通過沉淀、慣性及布朗運動機理影響過濾效率，因這些機理對過濾貢獻(xiàn)不大，故影響程度較小。過濾效率隨原水濃度升高而降低，濃度越高，穿透越難，水頭損失增加越快。溫度影響密度及黏度，進(jìn)而通過沉淀和附著機理影響過濾效率。（6）表面性質(zhì)。（四）濾池（器）分類濾池有以下幾種分類：按水流通過濾床方向來分，可分為下向流、上向流、雙向流、輻射流、水平流和由“細(xì)到粗”或由“粗到細(xì)”等類型；按所用的濾料來分，可分為砂、煤、 “煤—砂” 、多層、混合濾料或硅藻土等類型；按流量來分可分為慢濾池、快濾池、高速濾池；此外，按過濾水的水流星之分為壓力式（壓力流）和重力式（重力流）兩種。壓力式過濾器亦稱為機械過濾