气浮滤池技术在地表水处理中的应用

The application of dissolved air flotation and filtration in surface water

treatments

权剑彧

（Quanjianyu）

（中国石油广西石化公司，甘肃兰州，730060）

（PetroChina Lanzhou Petrochemical Company，Lanzhou Gansu, 730060）

摘要：介绍了一种适合于地表水处理的技术—气浮滤池，分析了处理工艺及气浮滤池在地表水处理中的应用情况，指出了在应用中的注意事项。

Abstract: The dissolved air flotation and filtration as a suitable technology was introduced to surface water treatments. The applications of dissolved air flotation and filtration were analyzed and considerations were appointed as well in these processes.

关键词：气浮滤池 地表水 水处理

Key words: Dissolved Air Flotation and Filtration Surface Water Water Treatment

1、概述

中国石油广西石化1000万吨/年炼油工程定位为加工海外原油的大规模、短流程、燃料型炼厂，主要装置包括1000万吨/年常减压蒸馏、350万吨/年重油催化裂化等十余套主体炼油工艺装置以及公用工程、罐区、码头等配套工程。净水场是为炼油工艺装置配套的公用工程项目之一，原水在净水场经过混凝、沉淀、过滤净化处理以满足炼油工艺装置的需要。净水场为工艺装置提供合格的工艺用水即新鲜水，为工艺装置的平稳运行提供可靠的供水保障。

净水场规模为2000吨/小时，进水浊度不大于100NTU，出水浊度不大于3NTU。净水场主要设施为气浮滤池、供水泵及其配套的加药等辅助设施，气浮滤池为净水场核心处理设施。

气浮滤池（Dissolved Air Flotation and Filtration，简称DAFF）是溶气浮选池(DAF，Dissolved Air Flotation) 与多介质滤池（MMF，Multimedia Filter）相结合的一体化处理工艺技术，该技术是澳大利亚WTA（Water Treatment Australia）公司的专有技术。2006年该技术在中国石油大连石化10000吨/天城市污水深度处理与回用一期工程中作为引进技术首次在国内应用，在中国石油广西石化1000万吨/年炼油工程项目中，该技术首次国产化应用。气浮滤池技术提高了国内地表水处理技术水平，处理水质得到保障。气浮滤池技术目前已经得到国内普遍认可，并逐步推广应用于各个领域。

2、处理工艺

1）工艺流程

净水场以水库为水源，水库库水为净水场的原水，原水属于地表水Ⅲ类水域，水质符

合地表水环境质量标准GB3838-2002的规定。地表水水质受季节的影响波动很大，雨季泥沙含量高导致浊度很高，其他季节原水浊度低但有机腐植类物质及藻类含量高，水质特点是低浊高藻高有机物，不易沉降，传统的“沉淀+过滤”工艺难以保证出水水质要求。

参照《含藻水给水处理设计规范》，处理工艺选择为原水—混凝（絮凝）—气浮—过滤—消毒的给水处理工艺。原水通过净水场净化处理达到工艺用水的要求，工艺流程图见图1所示。

气 外 送 原水 配快絮清浮 水混凝水滤 槽 池 池 池 池

聚合铝 次氯酸

图1 工艺流程图

2）技术选择

采用引进技术一体化气浮滤池，将混凝池、气浮池和过滤池有机地结合在一起，通过提高气浮处理效果保障出水水质。如图2所示。 溶气罐刮渣机气浮区过滤区絮凝区 图2 气浮滤池示意图 一体化气浮滤池处理工艺技术是一个完整地系统，将溶气浮选池(DAF) 与多介质滤池（MMF）合理地结合在一起。气浮滤池的上部为矩形溶气浮选池(DAF)，气浮区水深0.8~1.0m；下部为多介质滤料过滤池，过滤区水深1.2~2.5m。系统组成包括：溶气释放系统、浮选过滤系统、气水反冲洗系统、污泥系统。溶气释放系统包括回流泵、溶气罐、风机、控制阀门及仪表、分散阀组等；浮选过滤系统包括浮选过滤池、剪切喷水管、刮渣机、反冲洗回收槽、滤料、过滤板、滤头、液位开关及液位变送器、压差液位计等；气水反冲洗系统包括风机、反冲洗水泵及相应的控制阀门、仪表、管路等； 污泥系统包括污泥池、污泥泵等。

气浮处理机理是通过溶气和溶气释放系统，将产生的微气泡粘附于悬浮物体表面，形成的悬浮物混合体比重略小于水的比重，悬浮物被气泡带至水面，通过撇渣器将悬浮物撇除。气浮池下部为过滤池，通过过滤进一步去除水中细小的悬浮物质，使水质达到炼油工艺装置用水的要求。

溶气气浮采用部分回流压力溶气气浮，压缩空气通过风机注入溶气罐成为过饱和状态，然后通过溶气释放系统瞬时减压，溶解在水中的过饱和气体骤然释放，产生大量的微细气泡，絮凝产生的絮体物质和一些细小颗粒与微细气泡结合在一起，比重小于1的被浮至水

面，比重大于1的重力下沉到滤料层，过滤去除。过滤是利用机械筛滤作用、沉淀作用和接触絮凝作用截留水中的悬浮杂质等有机物。

3）气浮滤池主要技术参数：

部分回流溶气气浮，回流比10～20％ 溶气罐4立方米

溶气罐压力0.6～0.7MPa

气泡直径：10～20um（传统气浮的20～50um）

2

最大固体负荷：2.1Kg/mh 滤池类型： 下流式双介质 滤料： 无烟煤、细砂

正常运行时表面负荷：6.37m3/m2.h 出水浊度：≤3NTU

同时气浮滤池对COD、胶体硅、色度均有不同程度的去除率。

4）进出水水质

设计原水浊度不大于100NTU，出水浊度不大于3NTU。2013年净水场处理的进出水浊度见表1。

表1 2013年净水场处理浊度表 月份 原水浊度（单位NTU） 出水浊度（单位NTU） 1 5.49 1.31 2 7.2 1.87 3 7.05 1.48 4 7.05 1.58 5 11.15 1.54 6 51.97 1.48 7 35.62 2.27 8 14.39 2.02 9 8.72 1.2 10 11.29 1.34 11 18.6 1.28 12 6.47 1.14 全年平均 15.42 1.54 3、技术特点

1）技术国内领先

低浊高藻地表水中天然有机物丰富，水体的主要杂质表现为悬浮物、胶体物、溶解物。气浮滤池能够通过微气泡将原水中有机物悬浮去除，不能悬浮的杂质通过过滤去除。混凝、絮凝的矾花适中即可达到较好的效果，而沉淀过滤技术需要混凝、絮凝形成较大的矾花才能达到较好的效果。因此DAFF运行稳定，出水浊度小于标准3NTU的要求。

气浮滤池系统的溶气释放系统具备如下特点，才足以去除更小颗粒，满足低浊高藻水的处理要求。

一是释放阀具有较大的消能值（消能值是指溶气水从溶解平衡的高能值降到几乎接近常压的低能值之间的差值），普通气浮溶气释放器的消能值一般在95%左右，气浮滤池释放阀消能值可达到99.9%；

二是释放阀具有最短的消能时间。两个体积相同的气泡合并之后，其表面能减少20.62%。为避免气泡的合并，在获得最大的消能值的前提下，需要最快的消能速度即最短的消能时间。高效溶气释放器的消能时间应不大于0.3S，气浮滤池释放阀消能时间0.03S～0.01S，远远小于0.3S。

三是溶气释放系统能够释放微气泡。根据吸附值理论，只有比悬浮颗粒粒径小的气泡，才能与该悬浮颗粒发生较有效的吸附作用。普通释放器产生的气泡直径一般在20～50微米，气浮滤池释放系统产生的气泡直径在10微米左右。较小的微气泡更有利于去除地表水中的细小颗粒。低浊高藻的地表水，正是符合颗粒粒径更小的特征，适合采用气浮技术。

2）占地面积少，建设投资小 气浮滤池将混凝、絮凝及气浮滤池合建、气浮池与过滤池合建，为一体化处理构筑物，吨水占地小于0.3平方米，与沉淀过滤技术（吨水占地0.6平方米）相比，占地减少50%。处理构筑物合建，工艺流程简短，节省了土建投资、系统管道及配件投资。

3）运行能耗低

气浮滤池溶气水回流比10%～20%，常规气浮溶气水回流比一般为30%～50%，运行能耗较低，两者相比降低能耗40%左右。

4）、自动化程度高，定员少

采用先进的PLC集散型控制系统，综合了计算机技术、控制技术、通信技术、图形显示等技术，主工艺操作通过中控室计算机系统实现，可实现远程操作，设备紧急停车可通过现场设置的紧急停车按钮箱实现，并可实现系统全自动运行、重要工艺和电气参数连续检测和记录、任何故障的随机处理、应急情况下的手动运行等功能，系统运行稳定。

4、结束语

净水场2009年7月18日投入生产运行，净水能力达到2100 m3/h。投运以来，运行稳定，自动化程度高，减少了操作人员，占地面积少，水质指标优良，气浮滤池的处理效果得到了实践验证。在工程应用中尚需注意一下事项。

1）、配水槽兼起原水调节的作用时，容积太小会造成原水水质波动，影响处理水质的稳定性，建议根据水量变化的调节容积确定配水槽的容积。

2）、吸水池容积应校核水泵启动次数的要求。吸水池容积过小容易造成反洗水泵、溶气水泵、清水泵频繁启动，电机应按频繁启动电机配置。

3）、PH调节、PAC投加、杀菌剂投加采用自动控制时投加泵应为变频计量泵。 4）、电气信号通过通讯上传至PLC，信号传输不畅，出现无法显示或只有显示而不能操作的的问题，对于有操作控制要求的应为硬节点。

5）、气浮滤池浮渣排水量较大，考虑反洗水回收措施及污泥处理措施。 6）、程序控制采用顺序控制，一步操作出现问题，程序无法继续运行。建议完善程序，提高操作的灵活性。

参考文献 [1] [2] [3] [4] [5]

《含藻水给水处理设计规范》，CJJ 32-89 《地表水环境质量标准》，GB3838-2002 《石油化工给水排水水质标准》，SH3099-2000 《气浮滤池技术简介》，杨海清 王彦成 《引进技术介绍-气浮滤池》，杨海清 王彦成