涡凹气浮(CAF)在石化废水处理中的应用

涡凹气浮（CAF）在石化废水处理中的应用
1 系统的结构及工作原理
涡凹气浮（CAF）系统是世界独创的专利水
处理设备，也是美国商务部和环保局的出口推
荐技术。

CAF是专门为去除工业和城市污水中
的油脂、胶状物及固体悬浮物（SS）而设计的
系统。

整个气浮系统共由五部分组成，如图1所示：
经过予处理后的污水流入装有涡凹曝气机的小型充气段，污水在上升的过程中通过充气段与曝气机产生的微气泡充分混合，曝气机将水面上的空气通过抽风管道转移到水下。

曝气机的工作原理是利用空气输送管底部散气叶轮的高速转动在水中形成一个真空区，液面上的空气通过曝气机输入水中，填补真空，微气泡随之产生并螺旋型地上升到水面，空气中的氧气也随之溶入水中。

由于气水混合物和液体之间密度的不平衡，产生了一个垂直向上的浮力，将SS带到水面。

上浮过程中，微气泡会附着到SS上，到达水面后SS便依靠这些气泡支撑和维持在水面。

浮在水面上的SS间断地被链条刮泥机清除。

刮泥机沿着整个液面运动，并将SS从气浮槽的进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进器，将所收集的污泥送入集泥池中。

净化后的污水流入溢流槽再自流至生化处理部分。

开放的回流管道从曝气段沿着气浮槽的底部伸展。

在产生微气泡的同时，涡凹曝气机会在有回流管的池底形成一个负压区，这种负压作用会使废水从池底回流至曝气区，然后又返回气浮段。

这个过程确保了40%左右的污水回流及没有进水的情况下气浮段仍可进行工作。

2 在处理石化废水中的应用
应用实例1：东明石化集团有限公司污水处理场技改工程。

东明石化集团污水处理场始建于1988年，处理规模为100m3/h，流程采用隔油、两级部分回流加压溶气气浮、圆形表面曝气的传统处理工艺。

由于工艺生产装置的扩建使排水量增加，同时随着企业环保意识的增强及环保对排污要求的提高，使得现有污水处理工艺及设施已不能满足达标排放的要求。

要对现有污水处理工艺及设施进行改造。

改造后的处理规模为200m3/h，污水处理工艺流程为：污水经格栅予处理后由泵提升至调节除油罐进行除油，除油后再流入隔油池进行进一步隔油处理。

隔油池出水经一级涡凹气浮设备处理后依次进入表面曝气池、推流式曝气池、二沉池、过滤器再处理，处理后合格污水外排。

该污水处理改造工程已于1999年12月底通过东明市环保局验收，各项控制指标均达到《污水综合排放标准》[1]中的二类污染物二级排放标准。

本工程中涡凹气浮设备的占地面积仅为36.15m2；能耗仅为
5.435kW。

不但减少了占地面积、节约了投资，还降低了运行费用。

应用实例2：青岛广源发集团公司沥青厂污水处理工程。

青岛广源发集团公司沥青厂地处青岛城阳区，主要生产中海36-1型高级道路沥青，生产过程中产生大量的石油类、SS及有机污染物，未经处理直接外排对接纳水体造成很大污染。

该厂的废水量为50m3/h;水质为COD：600mg/L、SS:300mg/L、含油量为600～800mg/L。

污水处理工艺流程为：污水经格栅予处理后流入调节池，再由泵提升至波纹斜板隔油池进行隔油处理。

隔油池出水经涡凹气浮设备处理后依次进入生化池、二沉池、过滤器再处理，处理后部分水回用，部分水外排。

该污水处理工程已于1999年12月底通过青岛环保局验收。

二沉池出水COD＜100mg/L、ss＜30mg/L、含油量为＜10mg/L。

其中：涡凹气浮设备进水水质为COD＜500mg/L、SS＜300mg/L、含油量为＜120mg/L；出水水质为COD200mg/L、SS＜60mg/L、含油量为＜10mg/L。

涡凹气浮设备对COD、SS、石油类的去除率分别达到60%、80%、85%以上。

本工程中涡凹气浮设备的占地面积仅为9.60m2；能耗仅为300KW。

在减少了占地面积、节约了投资的同时，还降低了运行费用。

3 涡凹气浮(CAF)的优点
3.1节省投资
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。

设备占地面积小，减少土建投资。

Q=200m3/h的涡凹气浮(CAF)
设备占地面积仅为36.15m2。

3.2运行费用低廉
该系统因没有压力容器、空压机、循环泵等设备，从而节省电耗。

Q=200m3/h的涡凹气浮(CAF)系统能耗仅为5.435KW，而溶气气浮(DAF)系统能耗高达65KW。

涡凹气浮(CAF)系统非常容易操作，根本没有复杂的设备，因此人工操作及维修工作量极少，降低了人工费及维修费。

3.3处理效果显著
石油类、固体悬浮物(SS)的去除率超过80%。

BOD及COD的去除率可达60%以上。

而溶气气浮(DAF)系统对BOD 及COD的去除率只能达35%左右。

能促进硫化物的氧化，减少污水中的含硫量。

3.4操作简单
本系统非常容易操作，没有复杂的设备；整个系统仅由两个机械部分组成，不像溶气气浮(DAF)系统包括了压力容器、空压机、循环泵等许多必需设备。

4 与溶气气浮(DAF)、散气气浮(IAF)的经济比较
本比较以2000t/d,没有化学进料的设备为基础，见表1。

5 设计参数的取值
停留时间15～20min。

表面负荷5～10m3/(m2·h)。

池中工作水深不大于2.0m，池子长宽比不小于4。

涡凹气浮/生物接触氧化工艺处理纸箱生产废水随着社会的发展，各种包装纸箱需求不断增加。

纸箱生产过程中主要有印刷生产中模板脱墨洗涤废水和裱糊机、合纸机、卡纸贴面机清洗废水，覆瓦机冷却废水和工厂生活污水等。

根据该废水的性质及排放特点，采用CAF涡凹气浮/生物接触氧化池工艺取得了较好的处理效果，处理后出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—96)中Ⅰ级标准。

1 废水水量、水质
某纸箱厂生产高强瓦楞纸板箱为90000t/a，纺纱用DTY纸箱为2400t/a，造纸工业用纸管为21600t/a。

该厂高浓度废水排放量为100
m3/d，其主要成分为印刷油墨、有机溶剂、树脂及淀粉浆糊等；低浓度废水主要有设备冷却水和生活污水，后者主要来自食堂、办公楼等，排放水量为108 m3/d。

工厂室外排水实行雨污分流，雨水排入雨水管网，而生活污水则通过化粪池后进入污水处理设施。

废水水质如表1所示。

2 排放标准
按水功能区划分，废水排放执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的Ⅰ级标准(新、扩、改)，即pH=6～9、CODCr≤100mg/L、石油类≤10mg/L、SS≤70mg/L、NH3-N≤15mg/L、色度≤50 倍。

3 工艺设计
3.1 工艺流程
废水处理工艺流程见图1。

3.2 主要构筑物和设备参数
主要构筑物和设备参数见表2。

3.3 流程特点
①针对车间排放废水浓度高的特点，首先进行物化预处理，同时考虑到生活污水可生化性较好，在后续处理中将生产、生活污水混合处理以达到比较好的处理效果。

②采用的CAF涡凹气浮系统与传统的溶气气浮(DAF)相比具有
以下优点：
a.工作原理完全不同。

它是通过特制的专利曝气机来产生微气泡，不需要任何循环泵、空气压缩机、压力溶气罐、高压泵、释放器，操作简单，没有复杂的机器设备，自动化程度高，不需要人工的参与，同时也不会出现与溶气相关的问题。

b.运行费用低。

CAF系统的能耗特低，仅相当于DAF的1/8～1/10,节约运行成本约40%～90%。

c.效率高。

CAF产生的微气泡是DAF的4倍，对SS的去除率可超过90%；通过投加合适的化学药剂，对COD和BOD的去除率可达60%以上。

③生物接触氧化曝气器采用胶膜曝气管，为镭射开孔、可闭孔结构，低风量可产生高溶氧，运行中具有自清功能、永不阻塞；耐酸、碱和耐紫外线老化；氧的利用率可达25%左右，是穿孔曝气管的3倍、普通曝气器的1倍以上。

通常在污水处理工程正常运行情况下，曝气系统经常费用(含电力、曝气产品更新、维修费用)约占了整个污水处理站运转费用的50%～90%。

使用胶膜曝气管后，在污水处理工程正常运行情况下可节约50%以上的定期经常费(尤其是电费)。

4 处理效果
废水处理设施投入运行后，一直高效稳定，其处理结果如表3、4所示。

表3、4数据表明，其出水各项指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978—96)中Ⅰ级标准。

5 结论
①纸箱生产废水采用涡凹气浮/生物接触氧化工艺取得了良好的处理效果，在生化反应前增加物化处理手段，不仅简化了生化处理流程，而且提高了生化效率。

此工艺可使进水CODCr从1 301 mg/L 降至61.5 mg/L，平均去除率达95.5%；SS从540mg/L降至37.3 mg/L，平均去除率达93.1%；色度从157倍降至23倍，平均去除率达85.3%；石油类从12.5mg/ L降至0.88 mg/L，平均去除率达93%。

②采用CAF作为物化处理单元处理效果好。

废水经CAF处理后，废水中的油墨和SS被大部分去除，大大改善了生物处理的工作条件，使污泥的沉降性能明显改善；且经CAF除油后，N∶C、P∶C的比值也明显改善，生物反应池中的营养比例也更为合理。

③曝气调节池设计停留时间比较长，可以较好地均匀水质、调节水量，避免了冲击负荷的出现，为后段处理提供了可靠的保障。

④该系统对废水量及有机负荷的冲击有较好的缓冲能力，保证了整个处理系统的稳定运行。