涡凹气浮系统在生活污水处理中的应用
摘要：主要介绍了涡凹气浮的工艺流程、工作原理以及在生活污水处理工程中的应用，分享了在实际运行中的管理经验。
关键词：涡凹气浮；悬浮物；生活污水
涡凹气浮技术是近年来发展起来的一种新的气浮技术，相对于传统的溶气气浮具有设备简单、操作方便、占地小、节能等优点，已在石化行业污水处理中广泛应用[1- 3]，但在城市生活污水中的应用鲜有报道。结合大庆石化公司生活污水处理工程，介绍涡凹气浮在生活污水处理工程中的应用情况。
1 工程概况
该污水处理场主要负责公司周边居民小区生活污水处理，原设计规模1000m3／h。目前，实际污水处理量为500~600m3／h。装置预处理工艺流程如图1。
2 涡凹气浮系统工艺流程及原理
2.1 工艺流程
气浮系统入水SS、油、总磷浓度平均值分别为195.5mg/L、13.3mg/L、3.21 mg/L，工艺流程如图2。
气浮系统分两个部分，分别为混凝反应池和涡凹气浮池。在混凝反应池前端投加混凝剂PAC，通过池内的一级搅拌和二级搅拌，来水与药剂进行充分的混凝反应，而后进入涡凹气浮池，污水在进入涡凹气浮池前投加絮凝剂PAM。涡凹气浮出水进入提升水池，经提升泵输送至生化处理系统。
2.2 工艺原理
涡凹气浮机主要是通过安装于液下高速旋转的叶轮将空气输送到污水下部，并将加过药的原水高速搅匀。叶轮内的空气被高速甩出时产生10～100μm 的雾化气泡溶于水中，在专门制作的气浮箱内与水中的油脂和絮粒等相互粘附形成比重小于水的浮体，快速浮出水面，然后由刮渣机刮至集渣槽内，从而完成污水的净化[4]。
3 在城市生活污水处理工程中的应用
随着企业环境意识的增强以及环保对排污要求的提高，现有的污水处理设施不能满足达标排放的要求。大庆石化公司于2009 年对其下属的生活污水处理场进行了改造，废除了原预处理池，新增一套涡凹气浮系统对来水进行预处理。
3.1 应用效果
SS 去除率达80%以上，总磷、油类的去除率达到70%以上，COD、BOD 去除率也达到60%以上，有效缓解了后续生化处理单元的压力，终水水质得到很大改善，达到国家一级B 类排放标准。
3.2 运行调试及管理
装置改造完成后，先投加单药剂PAC 进行试验，发现气浮出水浑浊，水中含有大量细小絮凝体，此时气浮机出口含大量白色泡沫，气浮池表层浮泥很少。进而投加絮凝剂PAM，此时气浮机出口立即出现黑色泡沫最后形成浮泥漂浮于水体表层，气浮出水变得清澈透明。说明，双药剂运行对气浮处理效果影响明显。
气浮系统的加药量需先做静态试验，随后在实际运行中逐步进行调试以达到最佳效果（出水最佳，用药最少）。本装置的PAC 最佳投加量为12mg/L，PAM的最佳投加量为4mg/L。试验时需注意，先在水样中投加PAC，确定其最佳量后，然后再在投加过最佳量PAC 的水样中投加PAM，对水样剧烈震荡溶气后观察污泥上浮速度，一般在7~10 秒之内就能看到明显泥水分层的即可确定为PAM的最佳试验量。
污水流量变化意味着需要处理的水量和污染物量发生变化，需要及时改变药剂投加量才能取得最佳的处理效果。此外当污水的流量过大时会引起分离区水流紊动加大而造成泡絮结合体破碎，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，此时应及时调整出水堰高度以防止污水进入浮渣系统。
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3.3 应用效益
改造后气浮系统比原预处理系统年运行费用节省23.5 万元，终水COD 由原来的年平均56mg/L 降低为36mg/L，达到了国家一级A类排放标准的要求，创造了良好的社会效益。
4 总结
综合以上工程建设和运行管理经验，涡凹气浮在生活污水处理中有以下几个优点：
4.1 设备投资少，占地面积小。涡凹气浮没有压力容器、空压机、循环泵等设备，因而设备投资少。Q=200m3/h 的涡凹气浮(CAF)设备占地面积仅为36.15m2。
4.2 操作简单、运行费用低。涡凹气浮系统没有复杂的设备，非常容易操作；整个系统仅由两个机械部分组成，运行维护费用低。4.3 处理效果显著。固体悬浮物(SS)的去除率超过80%，总磷、油类的去除率达到70%以上，COD、BOD 去除率也达到60%以上，有利于后续生化处理单元运行。
4.4 适应性强。涡凹气浮机对污水的来量和水质的变化有很强的适应性，根据来水量的变化，可轻易调节出水堰板高度来适应变化情况。
4.5 耐腐蚀、使用寿命长。涡凹气浮机主要部件采用耐腐蚀材料制成，具有机械强度高、抗冲击、耐腐蚀、使用寿命长的优点。
参考文献
[1]邹茂荣,李长青,张苇. 涡凹气浮(CAF)在石化废水处理中的应用[J].工业用水与废水，2000.
[2]冉祥军. 涡凹气浮(CAF)系统在处理石化废水中的应用[J]. 油气田环境保护，2000.
[3] 何峰. 涡凹气浮机在炼油厂污水处理中的应用[J]. 中国设备工程，2006.
[4]王静超,马军,韩宏大. 探讨气浮工艺的若干技术参数[J].中国给水排水，2004.
作者简介：李昂，男，助理工程师，2007 年毕业于中国石油大学环境工程专业，现从事生产管理工作。
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