洪波

（中石化鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315207）

石油化工行業(yè)是國(guó)家能源戰(zhàn)略性行業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著重要作用。同時(shí)，石化行業(yè)伴隨著原油的煉制過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的含油污水。目前國(guó)內(nèi)年煉油產(chǎn)能突破8億噸，而廢水的產(chǎn)量通常是煉油量的0.4～1.6倍。隨著原油品質(zhì)劣質(zhì)化加劇，電脫鹽污水日益呈現(xiàn)高濃度、難降解、生物毒性大的發(fā)展趨勢(shì)；加之環(huán)境承載負(fù)荷降低，環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛，兩方面綜合作用使得石油化工行業(yè)的廢水處理壓力不斷增加。此外，由于生產(chǎn)裝置的復(fù)雜性，導(dǎo)致不同生產(chǎn)單元含油廢水水質(zhì)成分具有較大差異性，這在一定程度上增加了廢水處理的難度。近年來(lái)，我國(guó)許多煉廠的煉油規(guī)模已經(jīng)擴(kuò)大到千萬(wàn)噸級(jí)，加之國(guó)家在2015 年發(fā)布《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31570—2015）要求進(jìn)一步提升對(duì)污染物的排放控制指標(biāo)，在這樣的背景下，如何處理大量煉油廢水成為煉油行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要議題。

受電脫鹽污水成分復(fù)雜性的影響，單一的處理方式通常難以達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。以組合單元技術(shù)構(gòu)建成套的處理工藝成為電脫鹽污水綜合治理的主流思路，處理工藝通常包括預(yù)處理、二級(jí)處理和深度處理，依托物理分離、生化降解等過(guò)程實(shí)現(xiàn)污染物的降解。預(yù)處理作為成套系統(tǒng)的一級(jí)單元，擔(dān)負(fù)去除廢水中懸浮態(tài)、乳化態(tài)污染物的重要作用，對(duì)維持處理工藝的穩(wěn)定性與分離效率具有顯著意義。然而，目前電脫鹽污水的研究多數(shù)聚焦于生化、氧化單元的革新和機(jī)理，對(duì)預(yù)處理的研究長(zhǎng)期處于低位。為確保后續(xù)的生化單元的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)格限制進(jìn)水含油不高于20mg/L。常規(guī)油水分離單元，如重力沉降、吸附、離心分離，無(wú)法充分去除廢水中的油分；而氣浮單元?jiǎng)t需要與上述單元進(jìn)一步串聯(lián)以獲得油水高效分離，但往往伴隨化學(xué)藥劑消耗和油泥浮渣等危廢問(wèn)題。而高效的膜分離技術(shù)則受制于壓降和膜污染問(wèn)題，難以維持長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)外煉油企業(yè)普遍采用“均質(zhì)-隔油-浮選”的老三套處理單元（表1），在實(shí)現(xiàn)油水高效分離的同時(shí)伴隨著化學(xué)藥劑消耗高、油泥浮渣等危廢產(chǎn)量大等問(wèn)題。隨著生態(tài)文明建設(shè)和“無(wú)廢工廠”構(gòu)建的需求，傳統(tǒng)預(yù)處理工藝難以滿足企業(yè)綠色發(fā)展的需求，因此亟需綠色高效的電脫鹽污水預(yù)處理工藝。

表1 國(guó)內(nèi)外煉油廢水預(yù)處理工藝

深層過(guò)濾被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單、高效的油、懸浮物協(xié)同分離方法。耦合高效分離材料，深層過(guò)濾通?？梢詫?shí)現(xiàn)污染物的高效分離。顆粒介質(zhì)過(guò)濾實(shí)現(xiàn)含油廢水預(yù)處理的關(guān)鍵在于維持分離媒介的高效分離性能，即通過(guò)再生方法去除分離媒介表面黏附油、懸浮物等污染物。受制于分離媒介再生不徹底問(wèn)題，深層過(guò)濾在含油廢水中的應(yīng)用仍充滿挑戰(zhàn)。因此，持續(xù)優(yōu)化分離媒介潤(rùn)濕性和分離裝備的結(jié)構(gòu)是突破維持過(guò)濾油、懸浮物穩(wěn)定分離性能的關(guān)鍵。目前，以無(wú)煙煤、核桃殼、聚合物等材料依托表面浸潤(rùn)性和床層彎曲的通道表現(xiàn)出良好的油水分離性能。進(jìn)一步通過(guò)材料表面改性賦予特殊浸潤(rùn)性，為提高深層過(guò)濾油水有效分離提供了全新思路。然而現(xiàn)有研究往往聚焦分離介質(zhì)潤(rùn)濕性改善和優(yōu)選顆粒粒徑級(jí)配以獲得良好分離性能，對(duì)不同表面潤(rùn)濕性顆粒組合床層實(shí)現(xiàn)油水分離的研究相對(duì)較少。此外，油包水、水包油乳化液滴依托與不同潤(rùn)濕性顆粒的黏附力克服界面張力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物理破乳。針對(duì)傳統(tǒng)深層過(guò)濾中顆粒介質(zhì)再生不徹底問(wèn)題，開(kāi)發(fā)顆粒介質(zhì)再生強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步耦合組合顆粒介質(zhì)，從而維持深層過(guò)濾穩(wěn)定的油、懸浮物協(xié)同分離性能。

本研究的目的在于探究物理法預(yù)處理工藝對(duì)電脫鹽污水中油、懸浮物協(xié)同分離的效果。首先通過(guò)組合表面潤(rùn)濕性相反的顆粒介質(zhì)構(gòu)建組合顆粒微通道分離床層，并耦合旋流再生技術(shù)開(kāi)發(fā)沸騰床分離器?；诟咚贁z像系統(tǒng)探究了組合顆粒對(duì)油滴的捕獲過(guò)程，并設(shè)計(jì)分離床層，以實(shí)際電脫鹽污水分別開(kāi)展小試及長(zhǎng)周期中試分離實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)驗(yàn)證沸騰床分離技術(shù)對(duì)電脫鹽污水的處理效果。最后，基于中石化鎮(zhèn)海煉化公司電脫鹽污水提出200m/h 的工程設(shè)計(jì)方案，預(yù)期實(shí)現(xiàn)廢水預(yù)處理過(guò)程化學(xué)藥劑零消耗、危廢近零增長(zhǎng)的環(huán)境友好目標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 電脫鹽污水水質(zhì)

實(shí)驗(yàn)所用煉油廢水主要為電脫鹽污水。電脫鹽污水因來(lái)水水質(zhì)波動(dòng)頻繁、油分乳化及油-泥復(fù)合等原因，是全廠最難處理的廢水之一；電脫鹽污水處理技術(shù)的突破，將關(guān)系到企業(yè)的清潔生產(chǎn)水平和對(duì)劣質(zhì)原油的接收能力。此外，電脫鹽污水水質(zhì)受原料波動(dòng)影響顯著，從而對(duì)后續(xù)的水處理設(shè)施造成明顯沖擊。廢水水質(zhì)的波動(dòng)進(jìn)一步增加了電脫鹽污水的預(yù)處理難度。電脫鹽污水中主要污染物為油、懸浮物和溶解性污染物，通常油含量和固含量均為50～500mg/L，波動(dòng)工況下兩種污染物的濃度高達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L。

1.2 沸騰床分離實(shí)驗(yàn)流程

1.2.1 分離媒介性質(zhì)

分離實(shí)驗(yàn)媒介選用粒徑為0.5～1.0mm的無(wú)煙煤顆粒和石英砂顆粒介質(zhì)。圖1揭示了無(wú)煙煤顆粒與石英砂顆粒物理化學(xué)性質(zhì)的差異。分別采用接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)石英砂和無(wú)煙煤顆粒水下油接觸角進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，無(wú)煙煤顆粒水下油接觸角小于90°，呈現(xiàn)親油性；而石英砂顆粒表面油接觸角大于90°，呈現(xiàn)疏水性。進(jìn)一步采用掃描電鏡對(duì)兩種顆粒介質(zhì)進(jìn)行微觀形貌測(cè)試，結(jié)果表明相同放大倍數(shù)下石英砂顆粒表明相對(duì)平整，無(wú)細(xì)微凸起；而無(wú)煙煤表面則具有豐富的細(xì)微結(jié)構(gòu)，這也賦予了無(wú)煙煤顆粒水下親油性質(zhì)。

圖1 無(wú)煙煤與石英砂水下油接觸角和SEM照片

1.2.2 小試實(shí)驗(yàn)流程

搭建小試實(shí)驗(yàn)裝置，探究沸騰床分離對(duì)實(shí)際電脫鹽污水中油和懸浮物協(xié)同分離效果。小試實(shí)驗(yàn)流程及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物裝置如圖2 所示。小試裝置直徑為200mm，床層高度控制800mm。實(shí)驗(yàn)中，來(lái)水經(jīng)增壓后進(jìn)入沸騰床分離器，初始階段進(jìn)口流量維持0.3m/h，床層分離壓降則根據(jù)進(jìn)出口壓力表測(cè)試。通過(guò)采集進(jìn)出水并測(cè)含油率、固含量，以此評(píng)估以組合顆粒構(gòu)建床層的沸騰床分離器對(duì)電脫鹽污水預(yù)處理可行性。

圖2 小試實(shí)驗(yàn)流程及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置

1.2.3 長(zhǎng)周期中試實(shí)驗(yàn)流程

為進(jìn)一步探究沸騰床分離工藝對(duì)電脫鹽污水預(yù)處理的穩(wěn)定性，搭建處理量為10m/h的中試實(shí)驗(yàn)裝置，如圖3 所示。中試規(guī)模沸騰床分離器直徑為1000mm，顆粒介質(zhì)床層與小試實(shí)驗(yàn)裝置保持一致。實(shí)驗(yàn)過(guò)程為，電脫鹽污水經(jīng)泵增壓后進(jìn)入沸騰床分離器處理，初始流量及入口壓力分別維持10m/h和0.2MPa。此外，床層壓降采用壓差計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于懸浮物和油的攔截，運(yùn)行一定時(shí)間后，需要對(duì)介質(zhì)床層進(jìn)行反洗再生，即從分離器底部通入原水（或新鮮水，高含油情況）實(shí)現(xiàn)床層流化，攜帶顆粒介質(zhì)的液相進(jìn)入頂部旋流器，依托旋流場(chǎng)內(nèi)顆粒的自公轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)進(jìn)而強(qiáng)化床層濾料介質(zhì)的再生。旋流分離后顆粒介質(zhì)經(jīng)底流口返至床層，攜帶油和懸浮物的廢水則經(jīng)溢流口外排。為維持良好的再生效率，通常再生時(shí)間設(shè)置為20～30min。反洗再生結(jié)束后，沸騰床分離器恢復(fù)分離工況。

圖3 中試分離實(shí)驗(yàn)流程及裝置

1.3 分析及計(jì)算方法

中試實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每間隔兩小時(shí)分別取沸騰床分離器進(jìn)水和出水樣品，并隨即進(jìn)行含油率和懸浮物濃度測(cè)試。含油率采用紅外測(cè)油儀（SH-21A，上海盛奧華環(huán)?？萍加邢薰荆┻M(jìn)行測(cè)試，并以四氯乙烯為萃取劑；懸浮物濃度則采用重量法進(jìn)行測(cè)試。此外，組合顆粒對(duì)油滴的微觀捕集過(guò)程采用高速攝像機(jī)觀測(cè)（Fastcam SA-X2）。顆粒材料表面接觸角采用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試（SL150E, USAKINO Industry Co.,Ltd.）。顆粒材料表面微觀形貌則采用掃描電子顯微鏡測(cè)試（Hitachi S-3000）。

2 結(jié)果與討論

2.1 沸騰床分離器中組合顆粒介質(zhì)對(duì)油滴的捕集

沸騰床分離器中組合顆粒對(duì)來(lái)水油滴的微觀捕集機(jī)制，對(duì)于宏觀分離過(guò)程的優(yōu)化和調(diào)控具有重要參考意義。為揭示組合顆粒床層對(duì)油滴的捕集過(guò)程機(jī)制，依托高速攝像系統(tǒng)搭建組合顆粒捕集油滴可視化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，系統(tǒng)探究組合顆粒對(duì)油滴的微觀捕集機(jī)制，如圖4 所示。通過(guò)將親油顆粒（A）和親水顆粒（B）組合構(gòu)建組合顆粒。依托毛細(xì)玻璃管生成微油滴，并利用自身浮力產(chǎn)生上浮運(yùn)動(dòng)。利用高速攝像系統(tǒng)拍攝油滴碰撞顆粒介質(zhì)產(chǎn)生的油水界面運(yùn)動(dòng)。圖4(a)揭示了油滴與顆粒A碰撞過(guò)程發(fā)生的行為，可以看出，液滴在接觸顆粒A后迅速被捕集并在顆粒表面鋪展，其原因在于顆粒A的低表面能賦予了親油性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)油滴的快速捕集。圖4(b)揭示了油滴與顆粒B碰撞過(guò)程的行為，可以看出，油滴在接觸顆粒B表面時(shí)發(fā)生形變，其原因在于油滴慣性能被外流體黏性耗散產(chǎn)生的振蕩運(yùn)動(dòng)。如圖4(b4)所示，形變的油滴在接觸顆粒A時(shí)即被快速捕集并在顆粒表面發(fā)生鋪展。由此可以看出，無(wú)論油滴在接觸親水顆粒亦或是親油顆粒時(shí)均能夠發(fā)生有效捕集，從而實(shí)現(xiàn)油水分離，即表明通過(guò)組合親油顆粒和親水顆粒構(gòu)建分離床層具有良好的油水分離性能。

圖4 組合顆粒對(duì)油滴的微觀捕集過(guò)程

2.2 組合顆粒對(duì)油和懸浮物協(xié)同分離的可行性

電脫鹽污水作為復(fù)雜的污染物體系，包括浮油、乳化油和懸浮物等，因此實(shí)際電脫鹽污水預(yù)處理過(guò)程涉及懸浮物截濾、乳化油破乳、黏附等分離過(guò)程。依托現(xiàn)場(chǎng)小試實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電脫鹽污水開(kāi)展了油、懸浮物協(xié)同分離驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。小試實(shí)驗(yàn)過(guò)程每24h 開(kāi)展1 次20min 的反洗，以維持分離器的穩(wěn)定運(yùn)行。圖5揭示了組合顆粒床層對(duì)油、懸浮物的協(xié)同分離性能。針對(duì)含油率為8.6～79.2mg/L、固含量為25.5～208.8mg/L的電脫鹽污水，組合顆粒床層的出水平均含油率和固含量分別降至8.9mg/L和20.9mg/L；同時(shí)，所有出水含油率均維持在20mg/L 以下，滿足后續(xù)生化單元進(jìn)水水質(zhì)要求。結(jié)合圖4組合顆粒對(duì)油滴微觀捕集過(guò)程可知，在實(shí)際電脫鹽污水分離過(guò)程中，組合顆粒床層依托微通道表面屬性實(shí)現(xiàn)油滴破乳、黏附；同時(shí)依托顆粒堆積構(gòu)建的微通道實(shí)現(xiàn)懸浮物的攔截，同步實(shí)現(xiàn)油和懸浮物的協(xié)同分離。另外，從圖5中可以看出，出水含油率和固含量盡管存在微小波動(dòng)，其主要原因在于進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)增加了床層的分離負(fù)荷。由此可見(jiàn)，組合顆粒床層能夠?qū)崿F(xiàn)油和懸浮物的協(xié)同分離，并對(duì)電脫鹽污水表現(xiàn)出良好的分離性能。

圖5 組合顆粒床層對(duì)油、懸浮物的協(xié)同分離性能

2.3 沸騰床分離長(zhǎng)周期分離性能

搭建中試分離試驗(yàn)裝置探究組合顆粒床層對(duì)電脫鹽污水中油、懸浮物的長(zhǎng)周期分離性能。根據(jù)電脫鹽污水含油率的高低將運(yùn)行工況劃分為常規(guī)工況（含油率低于500mg/L）和波動(dòng)工況（含油率高于500mg/L）。常規(guī)工況下和波動(dòng)工況下沸騰床分離器對(duì)油分離性能如圖6(a)和(c)所示。常規(guī)工況下，針對(duì)含油率6.4～115.8mg/L 的電脫鹽污水，處理后出水平均含油率為8.1mg/L。波動(dòng)工況下，電脫鹽污水含油率高達(dá)47672mg/L，經(jīng)床層攔截、黏附后，出水平均含油率降至16.1mg/L。常規(guī)工況下，沸騰床分離在維持良好分離性能的同時(shí)具有較長(zhǎng)的運(yùn)行周期（72h），然而隨著入口含油率的增加，床層分離運(yùn)行周期大幅衰減，其原因在于高含油率增加了床層分離負(fù)荷及油相遷移速度，導(dǎo)致床層更易穿透失效。此外，從圖6中可以看出，盡管進(jìn)水含油率劇烈波動(dòng)，沸騰床分離出水含油率持續(xù)維持在20mg/L 以下，意味著物理法預(yù)處理工藝能夠有效應(yīng)對(duì)來(lái)水波動(dòng)工況。

圖6 組合顆粒床層長(zhǎng)周期連續(xù)分離性能

常規(guī)工況與波動(dòng)工況下懸浮物的分離效果如圖6(b)和(d)所示。常規(guī)工況下，針對(duì)固含量為21.9～197.7mg/L 電脫鹽污水，處理后出水平均固含量降至20.8mg/L。對(duì)于進(jìn)水固含量較高的波動(dòng)工況，出水平均固含量為22.2mg/L。懸浮物的分離效果受進(jìn)水固含量的影響，具體表現(xiàn)為高入口固含量情況下分離效率較高，其原因在于高入口含固情況下能夠快速形成穩(wěn)定分離層，從而維持較高的分離效果。然而，高固含量工況下，分離器運(yùn)行周期大幅衰減，需要頻繁反洗再生以維持穩(wěn)定分離性能。上述試驗(yàn)結(jié)果表明，盡管進(jìn)水懸浮物濃度發(fā)生劇烈波動(dòng)，分離器出水固含量均能有效控制50mg/L以內(nèi)，即能夠有效應(yīng)對(duì)水質(zhì)沖擊，進(jìn)一步表明了沸騰床分離器的長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定性。

為進(jìn)一步分析沸騰床分離的工程應(yīng)用前景，對(duì)比分析沸騰床分離與其他過(guò)濾過(guò)程的技術(shù)指標(biāo)，如表2所示。針對(duì)油和懸浮物混合電脫鹽污水，沸騰床分離依靠組合顆粒的攔截、吸附等作用實(shí)現(xiàn)油分和懸浮物的去除，運(yùn)行周期可達(dá)72h，遠(yuǎn)高于其他過(guò)濾過(guò)程。此外，中試約500h 的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，沸騰床分離依托頂部旋流器內(nèi)復(fù)雜湍流場(chǎng)誘導(dǎo)的顆粒自公轉(zhuǎn)耦合運(yùn)動(dòng)強(qiáng)化分離媒介表面油分和懸浮物的脫附，實(shí)現(xiàn)媒介表界面的更新，從而維持分離效果的穩(wěn)定。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，沸騰床分離依托再生強(qiáng)化結(jié)構(gòu)維持較長(zhǎng)的運(yùn)行周期，且反洗時(shí)長(zhǎng)未有顯著增加，進(jìn)一步表明沸騰床分離具有良好的工程應(yīng)用前景。

表2 沸騰床分離與其他過(guò)濾技術(shù)對(duì)比

2.4 分離機(jī)理

相對(duì)于其他含油廢水，電脫鹽污水具有典型的水質(zhì)波動(dòng)、油分、懸浮物復(fù)合等特征，增加了油分、懸浮物協(xié)同分離的難度。沸騰床分離通過(guò)構(gòu)建親水、親油顆粒介質(zhì)組合的分離床層，依托顆粒內(nèi)部復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)懸浮物的攔截；進(jìn)一步依靠親油顆粒表面的親油性實(shí)現(xiàn)來(lái)水中油滴的黏附和聚并，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)油分的分離。此外，組合顆粒為油包水、水包油乳化液滴的物理破乳提供基礎(chǔ)，流動(dòng)過(guò)程中乳化液滴油水兩相與顆粒介質(zhì)黏附力克服界面張力實(shí)現(xiàn)乳化液滴的撕裂。油分、懸浮物協(xié)同分離的關(guān)鍵在于分離媒介堆積床層孔隙尺度及分離媒介表面潤(rùn)濕性，并攔截、聚并、黏附等作用實(shí)現(xiàn)污染物協(xié)同分離。

沸騰床分離器依托頂部旋流再生裝置強(qiáng)化分離媒介表界面黏附油分、懸浮物的脫附，實(shí)現(xiàn)分離媒介的再生。當(dāng)沸騰床床層壓降達(dá)到設(shè)定值后，自沸騰床分離器底部通入反洗水使床層濾料流化，夾帶有濾料的反洗水進(jìn)入旋流器。濾料進(jìn)入旋流器后，由于密度較大，在離心力的作用下更易沿徑向邊壁遷移。受邊壁處流體剪切力作用，促進(jìn)團(tuán)聚濾料的破散以及濾料顆粒表面黏附的油泥剝落。濾料在邊界層內(nèi)受到強(qiáng)剪切流動(dòng)以及與壁面的碰撞作用，顆粒發(fā)生高速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于周期性變化的耦合離心力的作用，濾料表面黏附的油分會(huì)在離心力作用下脫附，進(jìn)一步促進(jìn)了濾料表面的更新。經(jīng)過(guò)旋流處理的濾料從底流口返回床層，再次攔截?zé)捰臀鬯械膽腋∥锛笆皖?lèi)。此外，濾料旋流再生效果可通過(guò)調(diào)控反洗流量進(jìn)而調(diào)控濾料顆粒的自公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以此強(qiáng)化再生效果。此外，濾料多次再生投用后能夠維持良好的分離效果，進(jìn)一步表明了分離媒介良好的再生效果。

2.5 電脫鹽污水物理法預(yù)處理工程方案及經(jīng)濟(jì)性

中國(guó)石化某煉油廠現(xiàn)有電脫鹽污水水量約150m/h，采用隔油+均質(zhì)+兩級(jí)氣浮的傳統(tǒng)預(yù)處理工藝，依托重力沉降和化學(xué)藥劑絮凝相結(jié)合的形式分離廢水中的油和懸浮物。電脫鹽污水水質(zhì)波動(dòng)引起個(gè)別出水水質(zhì)超標(biāo)，而傳統(tǒng)預(yù)處理工藝中氣浮單元的化學(xué)藥劑[聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）]噸水成本達(dá)0.3 元，并附帶產(chǎn)生浮渣等危險(xiǎn)廢棄物，大幅增加了電脫鹽污水處理成本。為解決傳統(tǒng)電脫鹽污水“老三套”預(yù)處理工藝中化學(xué)藥劑消耗高、油泥浮渣產(chǎn)量高、VOCs 逸散等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)以沸騰床分離為核心的物理法預(yù)處理工藝，如圖7所示，同時(shí)纖維聚結(jié)以確保物理法處理工藝出水水質(zhì)優(yōu)于或相當(dāng)于現(xiàn)有隔油+氣浮工藝出水。此外，為滿足不同處理量的需求，可對(duì)單元設(shè)備進(jìn)行并聯(lián)設(shè)計(jì)。

圖7 電脫鹽污水物理法預(yù)處理工藝流程

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電脫鹽污水水量負(fù)荷設(shè)計(jì)200m/h 規(guī)模的物理法預(yù)處理工藝，以沸騰床分離為核心的物理法工藝流程控制方案為滿足設(shè)計(jì)處理量需求，采用4臺(tái)處理量為50m/h沸騰床分離器并聯(lián)方案，沸騰床分離器出水則進(jìn)入纖維聚結(jié)器進(jìn)一步破乳除油深度預(yù)處理。運(yùn)行一定時(shí)間后，床層壓降上升至設(shè)定值后切斷系統(tǒng)進(jìn)水流程，開(kāi)始反洗再生操作。反洗過(guò)程控制單臺(tái)設(shè)備依次反洗，其余設(shè)備處理適當(dāng)增加，以維持總處理量不變。以沸騰床分離為核心的電脫鹽污水預(yù)處理工藝，依托物理截留、黏附等過(guò)程實(shí)現(xiàn)油、懸浮物的協(xié)同分離。相較于傳統(tǒng)預(yù)處理工藝，新工藝還大幅提升了預(yù)處理單元的自動(dòng)化操作水平。

200m/h 處理規(guī)模的電脫鹽污水物理法預(yù)處理工藝不僅具有良好的技術(shù)效果，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)性方面也有顯著優(yōu)勢(shì)，見(jiàn)表3。參考現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)以氣浮為核心的預(yù)處理工藝中的PAC 和PAM 消耗量分別為168t/a 和5t/a；物理法預(yù)處理工藝通過(guò)取消化學(xué)藥劑消耗，直接經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)40 萬(wàn)元/年。物理法預(yù)處理工藝減少化學(xué)藥劑消耗的同時(shí)也就避免了化學(xué)浮渣的產(chǎn)生，預(yù)期節(jié)省危廢處置成本約120萬(wàn)元/年。另外，沸騰床反洗排污水排入污油池沉降分離回收污油；且反洗排污水中油泥產(chǎn)量與原有預(yù)處理工藝基本持平，不產(chǎn)生額外處理成本。新工藝在占地、停留時(shí)間、維護(hù)等方面均表現(xiàn)出良好優(yōu)勢(shì)。由此可見(jiàn)，物理法預(yù)處理工藝符合高效低耗等綠色發(fā)展需求，更吻合減污降碳目標(biāo)，預(yù)期將助力綠色石化污水處理場(chǎng)的構(gòu)建。

表3 傳統(tǒng)預(yù)處理工藝與物理法工藝的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

3 結(jié)論

（1）在油滴與組合顆粒動(dòng)態(tài)碰撞過(guò)程，組合顆粒能夠忽視液滴碰撞位置的影響，依靠顆粒表面親油性實(shí)現(xiàn)油滴的快速捕集，從而實(shí)現(xiàn)油水高效分離。

（2）組合顆粒床層能夠?qū)崿F(xiàn)電脫鹽污水中油分和懸浮物的協(xié)同分離，針對(duì)水質(zhì)波動(dòng)且油分和懸浮物復(fù)合的電脫鹽污水，常規(guī)工況和波動(dòng)工況下分離后出水平均含油率分別降至8.1mg/L 和16.1mg/L，平均懸浮物含量分別降至20.8mg/L和22.2mg/L，且長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行能夠維持穩(wěn)定分離性能。

(3）相對(duì)于傳統(tǒng)電脫鹽污水預(yù)處理工藝，物理法工藝取消化學(xué)藥劑消耗，并大幅削減因藥劑消耗產(chǎn)生的油泥浮渣等危廢處置成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)環(huán)保意義。