第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
环流浮选塔用于含油污水处理的实验研究
严超宇，刘艳升，曹睿，蒋晶晶[中国石油大学(北京)化学工程学院，北京102249]
Vol.10 No.6 Dec.2010
摘要：以空气/含柴油污水为模拟介质体系，在环流浮选塔(外筒体内径100mm，高932mm；导流简内径59mm 高780mm)上考察了操作气速、液相流量及浮选塔上部空间填料设置对油-水分离效率的影响.结果表明，分离效率随操作气速增大先增后降，随液体流量增大而降低：与传统空筒式浮选塔相比，环流浮选塔的分离效率比常规空筒式浮选塔有显著提高.实验确定的最佳操作气速为0.015~0.02m/s，最佳液相流量为20L/h，在环流浮选塔上部设置填料的情况下，油-水分离效率最高可达57.3%.基于实验数据建立了涉及气泡特性、液相物性、气液相流量及油滴返混影
响因素在内的分离效率的经验模型，与实验值吻合较好关键调：浮选：环流塔；含油污水：油回收率
中图分类号：TQ053.5 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)06-111005
低及液体停留时间短的问题，使浮选分离效率的提高受到限制。因此，有研究者(6.刀提出采用在常规空筒式浮选
含油污水是餐饮、食品加工、纺织、印染、造纸、石化和油田开采等过程中产生的一种量大而面广的污水体系.如果将这些含油污水直接排放，将会造成环境污染和水资源的浪费问题，尤其对一些用水量较大的生产过程该问题更加凸显，如国内的油田开采业，每年高达十几亿吨采油污水需处理，这些含油污水处理达标后，一部分作为二次采油的回注水，另一部分则直接排放.因此，面对环保要求和水资源遗乏的严峻问题，研发出高效处理含油污水的技术一直为人们所关注
浮选技术最早产生于20世纪20年代，最初主要应用于矿物浓集，后来逐渐应用于各种污水处理过程。不仅能代替水处理上的沉淀、澄清处理过程，且可作为废水深度处理的预处理之用，对一些沉淀法难以取得良好净化效果的污水的处理，浮选法效果更好，对油一水体系，主要用来处理含油污水中靠重力分离自然上浮难以去除的分散油、乳化油和细小悬浮物
浮选技术在问世之初，其设备构型主要为矩形或方形浮选池，随着浮选技术的不断发展，浮选池的结构形状逐渐发展为圆柱形浮选柱。浮选柱结构形式较多，较常见的是空简式浮选柱"，也有研究者将浮选与旋流分离技术相结合，开发了旋流-充气浮选装置[23]及旋流-静态微泡浮选柱，文献[5]提出通过在空篇式浮选柱内填充波纹填料，形成一种充填式浮选柱来解决该问题
在上述这些类型的浮选设备中，由于存在气泡分布不均匀造成的流场返混、气泡与分散颗粒间的碰撞效率收稿日期；2010-03-27，修图日期：2010-1209
基金项目：国家自然科学基金资助项日（编号：20806090)
简内同心设置导流筒内构件，形成一种环流浮选塔进行污水中的矿物或蛋白质的浓集，及含油污水的处理[8,9] 环流浮选塔内置的导流简将整个分离空间分为导流筒区和环隙区，使环流浮选塔在塔体结构和气液运动方式上较常规空筒式浮选塔有一定的差异和改进，其主要体现在：(1)液体在环隙区和导流简区之间循环流动，可延长液体的停留时间，增加气泡与油滴间的附着机会；(2) 将气体分布器布置在导流简内，使产生的气泡被限制在导流筒内部空间作定向向上运动，使导流简内气含率径向分布的均匀性较常规空简式浮选塔有所改善，油滴的返混程度较空简式浮选塔减小，同时从环隙区上部向下流动的液体可夹带部分气泡返回至导流简底部，使部分气泡得到循环利用，从而提高浮选塔内的气含率；(3) 环流浮选塔内液体在环隙区和导流筒区之间的循环流动可强化气泡与油滴颗粒间的接触和碰撞效率，从而比常规空简式浮选塔在分离效率方面有较大提高，尽管环流浮选塔较常规空筒式浮选塔有了较多改进，但由于液相主体的循环流动，难免造成油滴返混，这是环流浮选塔需改进的方向，也是本研究的内容之一
本工作在前人环流浮选塔研究的基础上，以空气含柴油污水为模拟介质体系，首先考察了环流浮选塔内气体速度、液相流量对分离效率的影响：然后考察浮选塔上部空间设置填料对分离效率的影响，探索解决浮选塔内油滴返混的途径；最后在实验数据基础上，建立涉及浮选操作条件、体系物性和返混因素影响的浮选分离
作者简介：严超字(1977)，男，贵州省遵义市人，博士，讲师，化学工程专业，E-mail:yanchaoyusina.com:刘艳升，通讯联系人，E-mail:wsupe@cup.edu.cn 万方数据