孟加拉重油電站含油廢水處理系統設計探討

(湖北省電力勘測設計院，湖北 武漢 430040)

1 概述

重油是化工生產過程中的副產品，可作為工業生產的燃料。以重油為燃料的電站以其建設周期短，系統模塊化，運行管理簡單，機組啟停迅速等優點，在孟加拉具有大量的裝機市場。

由于存貯燃料的需要，重油電站往往自帶較大的油罐區，油系統龐大，在卸油及油系統運行過程中不可避免會出現油泄漏的情況。因此，主廠房、燃油泵房、油罐區等含油設備區域地面沖洗的廢水及油罐區初期雨水中或多或少會混雜重油，如直接外排到自然水體中將會造成水環境的污染。為此，含油廢水的處理在國內外均受到特別重視。

2 含油廢水危害及分類

含油廢水的危害主要表現在：油面的覆蓋隔絕了水體的表面復氧，使水體喪失了自凈能力，水體中溶解氧的減少又破壞了水中生態平衡，導致水體水質變壞發臭；油中所含的芳香烴對水中生物有直接毒害作用，并會導致人類癌癥發病率的升高；水體中的細菌對油泥膠團中的有機物進行分解而產生沼氣及硫化氫氣體，對水體造成很大的危害。

經現場踏勘，孟加拉一些重油電站毗鄰河流建設，并在河流上建設卸油碼頭，可以目測水面上有浮油，水體發黑發臭，已基本喪失使用功能。因此，為保護水環境，含油廢水必須經過適當的處理達標后才能向地表排放。

含油廢水中的油可分為浮油、分散油、乳化油、溶解油和油－固體物五類。

(1) 浮油：進入水體的油份通常大部分以浮油形式存在，油珠粒徑較大，一般大于100 μm，靜置后能較快上浮，以連續相的油膜漂浮在水面。

(2) 分散油：粒徑為10～100 μm的微小油珠懸浮分散在水相中，分散油不穩定，如有足夠時間靜置，會聚集并成較大的油珠而上浮到水面，也可能進一步變小(自然或機械作用)，轉化成乳化油。

(3) 乳化油：粒徑為0.1～10 μm的油珠穩定地分散在水中，單純用靜置法很難使油水分離。

(4) 溶解油：以分子狀態分散于水體中，油粒直徑比乳化液還要細，有時可小到幾納米，油分和水形成均勻相體系，非常穩定，很難用一般方法去除。

(5) 油－固體物：在水體中的油粘附在固體懸浮物的表面上形成的油－固體物。

重油主要是以原油加工過程中的常壓油、減壓渣油、裂化渣油和催化柴油等為原料調和而成，其分子量高，粘度大，比重一般在0.82～0.95，在廢水中大部分以(1)、(5)的方式存在，其余以余下幾種方式存在。

3 含油廢水處理工藝的方案及優缺點

3.1 重力法

重力法是一種利用油水密度差進行分離的方法，適用于去除水中的浮油。重力分離法最常見的設備是隔油池，根據油比水輕的特性，浮油從水中自然分離，再經機械或人工撇除。

隔油池的形式主要有以下幾種：

(1) 平流式隔油池：構造簡單，運行管理方便，除油效果穩定；但體積大，占地面積大，處理能力低，排泥難，出水仍含有乳化油和吸附在懸浮物上的油分，一般難以達到排放要求。

(2) 斜板式油水分離裝置：在平流式隔油池內部根據“淺池原理”加設斜板或斜管改進而成，相對平流式隔油池，可減少占地面積，提供除油效率，但該方法適用于處理輕質油，由于重油黏度高，很容易堵塞設備，不宜選用。

3.2 氣浮法

氣浮法是使大量微細氣泡吸附在欲去除的顆粒(油珠)上，利用浮力將污染物帶出水面，從而達到分離目的的方法。空氣微泡由非極性分子組成，能與疏水性的油結合在一起，帶著油滴一起上升，上浮速度與重力法相比可提高近千倍，所以油水分離效率很高。

3.3 電化學法

常用的是電絮凝法，利用可溶解性陽極，如金屬鐵或鋁做犧牲電極，通過化學反應，產生氣浮分離所需要的氣泡，同時也產生使懸浮物絮凝的絮凝劑。此方法具有占地面積小，操作簡單，處理效果好，浮渣量相對較少等優點，但它存在陽極金屬消耗量大，需大量鹽類做輔助藥劑、耗電量大、運行費用較高等缺點，此外，陽極存在鈍化的問題，暫無好的解決辦法。

3.4 吸附法

應用較多的是采用活性炭作為吸附劑，吸附水中的懸浮油或者溶解油?；钚蕴坎粌H對油有很好的吸附性能，而且能同時有效地吸附廢水中的其他有機物，但吸附容量有限，且成本高，再生困難，限制了它的應用。對于燃煤電廠，吸附后的活性炭可摻入燃煤中焚燒，但作為重油電站，無法回用為燃料，需要另行處理，存在二次污染。

3.5 超聲波法

超聲波法即通過一定聲強和頻率的聲波對乳化油進行破乳，該法在國外有研究，國內相關文獻報道較少。研究表明，超聲和破乳劑具有良好的協同作用，在超聲波的作用下，破乳劑的用量減少35%，經超聲處理后的含油廢水中油的流動性增加，粘度降低了50%以上。但同其他廢水處理的物理方法相比，存在處理水量小、費用高等問題，僅處于實驗研究階段，實際應用中未得到大范圍推廣。

4 重油電站含油廢水處理工藝應用

我院在肯尼亞某重油電站含油廢水處理工藝中采用隔油池(內設浮油吸收機)+油水分離器的設計流程。工藝流程詳見圖1。

圖1 肯尼亞某重油電站含油廢水處理工藝流程圖

該套系統經現場反饋處理效果不好，后經分析，一方面是現場管理不到位，有部分廢油直接排到了隔油池，導致系統負荷太大；一方面是重油密度與水接近，在水中形成非常穩定的均相體，在油水分離裝置中不宜去除。

經分析及調研，在后續孟加拉某重油電站的項目中，增加了氣浮裝置。

該氣浮裝置與后續的油水分離設備組合成一體化的處理模塊，系統占地緊湊，管理方便。該工藝系統流程詳見圖2。

圖2 孟加拉某重油電站含油廢水處理工藝流程圖

該氣浮設備主要由氣浮機箱體、預反應罐、渦凹曝氣機、鏈式刮泥系統、浮渣收集、排泄系統、加藥系統等構成。

常規氣浮裝置是向廢水中通入空氣，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，使廢水中的乳化油，微小懸浮顆粒等污染物黏附在氣泡上，隨氣泡一起上浮到水面，形成泡沫－氣、水、顆粒三相混合體，通過收集泡沫或浮渣達到分離雜質、凈化廢水的目的。氣浮法主要用來處理廢水中靠自然沉降或上浮難以去除的乳化油或相對密度近于1的微小懸浮顆粒。

本項目中采用的是渦凹氣浮，其工作原理是由電機帶動進氣管軸底部的散氣葉輪在水中高速旋轉形成一個真空區，液面上的空氣通過進氣管軸輸入水中去填補真空，并被散氣葉輪的“切割片”切割，“微氣泡”隨之產生，并螺旋地上升到水面，空氣中的氧氣也隨之進入水中。渦凹曝氣機通過散氣葉輪把“微氣泡”均勻的分布于污水中，不需要事先進行溶氣，所以不需要壓力容器、空壓機和循環泵等輔助設備，更不會發生阻塞現象。單體設備更容易與后續的油水分離設備一體化式組合布置，占地更為緊湊。

由于重油粘度大，在肯尼亞項目中出現過輸送泵卡澀、管道堵塞的情況。為此，在孟加拉項目中，特別注意在物料輸送泵、渣油箱中增加了加熱器的設置。

5 設計改進

目前重油含油廢水處理系統經現場調試后運行效果穩定，出水指標達到設計要求。在調試中存在以下幾個問題需要設計引起注意并加以改進：

(1) 污水調節池(隔油池)的容積適當做大。由于重油電站油罐區面積大，初期雨水短時間大量匯集到調節池內，會導致廢水中的浮油還沒來得及被浮油吸收機吸走就已經經溢流孔排入廠區雨水排水系統內，造成浮油外泄。

(2) 污油池內浮油吸收機運行的區域與廢水沉淀的區域相鄰的隔墻，其下部空間不宜過高，否則浮油進入沉淀區容易堵塞廢水提升泵。

(3) 由于隔油池內大部分浮油都由浮油吸收機處理掉，浮油吸收機的處理效果直接影響后續處理模塊的運行負荷。建議設置兩套浮油吸收機，一運一備，或同時運行，以期廢水在進入一體化處理設備前端盡量撇走浮油，降低后續模塊的處理負荷。

(4) 含油廢水氣浮處理后，渣油中泡沫增多，渣油箱內油水界面不清晰，不建議使用油水界面儀來控制提升泵的運行。根據現場調試的結果，實際排渣中含水率較低，現場改造為在渣箱中布置上下射頻式物位儀控制排渣泵的啟停。

(5) 集油坑及油罐區地面平常要加強人工清污管理，減少進入廢水中的含油量。