1、渦凹氣浮（CAF）在石化廢水處理中的應用1  系統的結構及工作原理渦凹氣浮（CAF）系統是世界獨創的專利水處理設備，也是美國商務部和環保局的出口推薦技術。CAF是專門為去除工業和城市污水中的油脂、膠狀物及固體懸浮物（SS）而設計的系統。整個氣浮系統共由五部分組成，如圖1所示：經過予處理后的污水流入裝有渦凹曝氣機的小型充氣段，污水在上升的過程中通過充氣段與曝氣機產生的微氣泡充分混合，曝氣機將水面上的空氣通過抽風管道轉移到水下。曝氣機的工作原理是利用空氣輸送管底部散氣葉輪的高速轉動在水中形成一個真空區，液面上的空氣通過曝氣機輸入水中，填補真空，微氣泡隨之產生并螺旋型地上升到水面，空氣中的

2、氧氣也隨之溶入水中。由于氣水混合物和液體之間密度的不平衡，產生了一個垂直向上的浮力，將SS帶到水面。上浮過程中，微氣泡會附著到SS上，到達水面后SS便依靠這些氣泡支撐和維持在水面。浮在水面上的SS間斷地被鏈條刮泥機清除。刮泥機沿著整個液面運動，并將SS從氣浮槽的進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進器，將所收集的污泥送入集泥池中。凈化后的污水流入溢流槽再自流至生化處理部分。開放的回流管道從曝氣段沿著氣浮槽的底部伸展。在產生微氣泡的同時，渦凹曝氣機會在有回流管的池底形成一個負壓區，這種負壓作用會使廢水從池底回流至曝氣區，然后又返回氣浮段。這個過程確保了40%左右的污水回

3、流及沒有進水的情況下氣浮段仍可進行工作。2在處理石化廢水中的應用應用實例1：東明石化集團有限公司污水處理場技改工程。東明石化集團污水處理場始建于1988年，處理規模為100m3/h，流程采用隔油、兩級部分回流加壓溶氣氣浮、圓形表面曝氣的傳統處理工藝。由于工藝生產裝置的擴建使排水量增加，同時隨著企業環保意識的增強及環保對排污要求的提高，使得現有污水處理工藝及設施已不能滿足達標排放的要求。要對現有污水處理工藝及設施進行改造。改造后的處理規模為200m3/h，污水處理工藝流程為：污水經格柵予處理后由泵提升至調節除油罐進行除油，除油后再流入隔油池進行進一步隔油處理。隔油池出水經一級渦凹氣浮設備處理后依

4、次進入表面曝氣池、推流式曝氣池、二沉池、過濾器再處理，處理后合格污水外排。該污水處理改造工程已于1999年12月底通過東明市環保局驗收，各項控制指標均達到污水綜合排放標準1中的二類污染物二級排放標準。本工程中渦凹氣浮設備的占地面積僅為36.15m2；能耗僅為5.435kW。不但減少了占地面積、節約了投資，還降低了運行費用。應用實例2：青島廣源發集團公司瀝青廠污水處理工程。青島廣源發集團公司瀝青廠地處青島城陽區，主要生產中海36-1型高級道路瀝青，生產過程中產生大量的石油類、SS及有機污染物，未經處理直接外排對接納水體造成很大污染。該廠的廢水量為50m3/h;水質為COD：600mg/L、SS:

5、300mg/L、含油量為600800mg/L。污水處理工藝流程為：污水經格柵予處理后流入調節池，再由泵提升至波紋斜板隔油池進行隔油處理。隔油池出水經渦凹氣浮設備處理后依次進入生化池、二沉池、過濾器再處理，處理后部分水回用，部分水外排。該污水處理工程已于1999年12月底通過青島環保局驗收。二沉池出水COD100mg/L、ss30mg/L、含油量為10mg/L。其中：渦凹氣浮設備進水水質為COD500mg/L、SS300mg/L、含油量為120mg/L；出水水質為COD200mg/L、SS60mg/L、含油量為10mg/L。渦凹氣浮設備對COD、SS、石油類的去除率分別達到60%、80%、85%

6、以上。本工程中渦凹氣浮設備的占地面積僅為9.60m2；能耗僅為300KW。在減少了占地面積、節約了投資的同時，還降低了運行費用。3渦凹氣浮(CAF)的優點3.1節省投資渦凹氣浮沒有壓力容器、空壓機、循環泵等設備，因而設備投資少。設備占地面積小，減少土建投資。Q=200m3/h的渦凹氣浮(CAF)設備占地面積僅為36.15m2。3.2運行費用低廉該系統因沒有壓力容器、空壓機、循環泵等設備，從而節省電耗。Q=200m3/h的渦凹氣浮(CAF)系統能耗僅為5.435KW，而溶氣氣浮(DAF)系統能耗高達65KW。渦凹氣浮(CAF)系統非常容易操作，根本沒有復雜的設備，因此人工操作及維修工作量極少，降

7、低了人工費及維修費。3.3處理效果顯著石油類、固體懸浮物(SS)的去除率超過80%。BOD及COD的去除率可達60%以上。而溶氣氣浮(DAF)系統對BOD及COD的去除率只能達35%左右。能促進硫化物的氧化，減少污水中的含硫量。3.4操作簡單本系統非常容易操作，沒有復雜的設備；整個系統僅由兩個機械部分組成，不像溶氣氣浮(DAF)系統包括了壓力容器、空壓機、循環泵等許多必需設備。4與溶氣氣浮(DAF)、散氣氣浮(IAF)的經濟比較 本比較以2000t/d,沒有化學進料的設備為基礎，見表1。 表1  溶氣氣浮、散氣氣浮、渦凹氣浮的經濟參數處理方法設備占地/m2能源消耗/KW投資比例DAF

8、6022.41.37DAF3010.01.18DAF19.32.61.005設計參數的取值停留時間1520min。表面負荷510m3/(m2·h)。池中工作水深不大于2.0m，池子長寬比不小于4。渦凹氣浮/生物接觸氧化工藝處理紙箱生產廢水隨著社會的發展，各種包裝紙箱需求不斷增加。紙箱生產過程中主要有印刷生產中模板脫墨洗滌廢水和裱糊機、合紙機、卡紙貼面機清洗廢水，覆瓦機冷卻廢水和工廠生活污水等。根據該廢水的性質及排放特點，采用CAF渦凹氣浮/生物接觸氧化池工藝取得了較好的處理效果，處理后出水達到污水綜合排放標準(GB 897896)中級標準。 1 廢水水量、水質 某紙箱廠生產高強瓦楞紙

9、板箱為90000t/a，紡紗用DTY紙箱為2400t/a，造紙工業用紙管為21600t/a。該廠高濃度廢水排放量為100 m3/d，其主要成分為印刷油墨、有機溶 劑、樹脂及淀粉漿糊等；低濃度廢水主要有設備冷卻水和生活污水，后者主要來自食堂、辦公樓等，排放水量為108 m3/d。工廠室外排水實行雨污分流，雨水排入雨水管網，而生活污水則通過化糞池后進入污水處理設施。廢水水質如表1所示。 表1 廢水水質(設計值)項 目pHCODCr(mg/L)BOD5(mg/L)石油類(mg/L)色度(倍)NH3-N(mg/L)高濃度廢水6.57.5200025005007002545350800低濃度廢水6910

10、04508025020502 排放標準 按水功能區劃分，廢水排放執行污水綜合排放標準(GB89781996)中的級標準(新、擴、改)，即pH=69、CODCr100mg/L、石油類10mg/L、SS70mg/L、NH3-N15mg/L、色度50 倍。 3 工藝設計 3.1 工藝流程 廢水處理工藝流程見圖1。3.2 主要構筑物和設備參數 主要構筑物和設備參數見表2。表2 主要構筑物和設備參數 構筑物、設備規格及參數數量調節池鋼筋混凝土結構5.5m×3.5m×3.5m1座集水池鋼筋混凝土結構2.5m×3.5m×3.5m1座兼氧池鋼筋混凝土結構5.5m

11、5;3.5m×4.5m1座生物接觸氧化池鋼筋混凝土結構8.5m×3.5m×4.5m2座二沉池鋼筋混凝土結構1.5m×3.5m×4.5m1座次氯酸鈉氧化池鋼筋混凝土結構1.5m×3.5m×4.5m1座混合反應槽鋼制1.0m×1.2m1個渦凹(CAF)型氣浮設備Q=10m3/h，不銹鋼制3.0m×1.2m×1.2m1臺污泥池鋼筋混凝土結構2.0 m×2.0 m×3.0 m1座污水泵80WG型2臺污水泵WQ10151.5型2臺鼓風機SSR100型2臺污泥泵G40×4型2臺

12、箱式壓濾機XMSY20/630U型1臺3.3 流程特點 針對車間排放廢水濃度高的特點，首先進行物化預處理，同時考慮到生活污水可生化性較好，在后續處理中將生產、生活污水混合處理以達到比較好的處理效果。 采用的CAF渦凹氣浮系統與傳統的溶氣氣浮(DAF)相比具有以下優點：a.工作原理完全不同。它是通過特制的專利曝氣機來產生微氣泡，不需要任何循環泵、空氣壓縮機、壓力溶氣罐、高壓泵、釋放器，操作簡單，沒有復雜的機器設備，自動化程度高，不需要人工的參與，同時也不會出現與溶氣相關的問題。b.運行費用低。CAF系統的能耗特低，僅相當于DAF的1/81/10,節約運行成本約40%90%。c.效率高。CAF產生

13、的微氣泡是DAF的4倍，對SS的去除率可超過90%；通過投加合適的化學藥劑，對COD和BOD的去除率可達60%以上。 生物接觸氧化曝氣器采用膠膜曝氣管，為鐳射開孔、可閉孔結構，低風量可產生高溶氧，運行中具有自清功能、永不阻塞；耐酸、堿和耐紫外線老化；氧的利用率可達25%左右，是穿孔曝氣管的3倍、普通曝氣器的1倍以上。通常在污水處理工程正常運行情況下，曝氣系統經常費用(含電力、曝氣產品更新、維修費用)約占了整個污水處理站運轉費用的50%90%。使用膠膜曝氣管后，在污水處理工程正常運行情況下可節約50%以上的定期經常費(尤其是電費)。 4 處理效果 廢水處理設施投入運行后，一直高效穩定，其處理結果

14、如表3、4所示。表3 各功能段主要污染物平均濃度項 目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)色 度(倍)石油類(mg/L)調節池130140754015712.5氣浮出口466328122.5637.7總排放口61.53.637.3230.88表4 各功能段主要污染物平均去除率 %項目 CODCrBOD5SS色度石油類 調節池氣浮出口6419.477.359.938.4生物接觸氧化池出口8698.969.56388.6全流程95.599.193.185.393表3、4數據表明，其出水各項指標均達到污水綜合排放標準(GB897896)中級標準。 5 結論 紙箱生產廢水采用渦凹氣浮/生物接觸氧化工藝取得了良好的處理效果，在生化反應前增加物化處理手段，不僅簡化了生化處理流程，而且提高了生化效率。此工藝可使進水CODCr從1 301 mg/L降至61.5 mg/L，平均去除率達95.5%；SS從540mg/L降至37.3 mg/L，平均去除率達93.1%；色度從157倍降至23倍，平均去除率達85.3%；石油類從12.5mg/ L降至0